Đang tải... (xem toàn văn)
PHẦN 1. NGUYÊN LÝ VÀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH QUÁ TRÌNH HÓA HỌC Mục đích của phần này là giới thiệu các công cụ cho phép hiểu, giải thích, tổng hợp và thiết kế quá trình hóa học các sơ đồ nguyên lý phổ biến được sử dụng để mô tả quá trình hóa học, trong số đó quan trọng nhất là sơ đồ dòng cho qt (Process Flow Diagram, PFD). Trước tiên, những sơ đồ nguyên lý mô tả quá trình công nghệ hóa học được giới thiệu. Tiếp theo, đã đưa ra sự cải tiến và thiết lập những sơ đồ khác nhau cho mô tả cùng một quá trình. Sau đó, đã trình bày cách đánh giá một quá trình gián đoạn, cũng như phương pháp thiết kế một sản phẩm mới. Cuối cùng là những phân tích cho quá trình đang họat động. PHẦN 2. PHÂN TÍCH KINH TẾ KỸ THUẬT CHO QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ HÓA HỌC Để đánh giá tác động kinh tế của một quá trình cnhh đang họat động hay sẽ được thiết kế đã đưa ra những thông tin kỹ thuật nhất định. Những thông tin kỹ thuật này, nói chung, được.đưa ra ở dạng những sơ đồ kỹ thuật, như BFD (block flow diagram), PFD (process flow diagram), PI D (piping and instrumentation diagram). Đã đưa ra phương pháp đánh gía tính kinh tế cho một quá trình cnhh trong mối liên quan tới xây dựng và vận hành quá trình. PHẦN 3. TỔNG HỢP VÀ TỐI ƯU HÓA QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ HÓA HỌC Các vấn đề được đưa ra thảo luận là làm thế nào để thiết lập, mô phỏng và tối ưu hóa một quá trình cnhh thông qua xây dựng sơ đồ dòng cho quá trình đó. Trong phần này đã liệt kê những thông tin tối thiểu cần thiết để mô phỏng quá trình, cũng như liệt kê những cơ sở để sử dụng công cụ mô phỏng quá trình. PHẦN 4. PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ CỦA QUÁ TRÌNH HÓA HỌC Trong 3 phần trước, vấn đề được thảo luận liên quan tới thiết kế, tổng hợp và tính kinh tế của quá trình cnhh mới. Còn trong phần này, sẽ thảo luận các vấn đề liên quan tới quá trình cnhh đang họat động. Đã đưa ra phân tích về khả năng thay đổi họat động của thiết bị đó. PHẦN 5 – TÁC ĐỘNG CỦA THIẾT KẾ TRONG KỸ THUẬT HÓA HỌC LÊN CỘNG ĐỘNG Trong phần này, đã đề cập vấn đề tác động của việc thiết kế trong kỹ thuật hóa học lên cộng đồng, tới môi trường, trong đó có nhấn mạnh vai trò của người kỹ sư thiết kế.
PHÂN TÍCH – TỔNG HỢP – THIẾT KẾ Q TRÌNH CƠNG NGHỆ HĨA HỌC PHẦN NGUN LÝ VÀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH Q TRÌNH HĨA HỌC Mục đích phần giới thiệu công cụ cho phép hiểu, giải thích, tổng hợp thiết kế q trình hóa học - sơ đồ nguyên lý phổ biến sử dụng để mơ tả q trình hóa học, số quan trọng sơ đồ dòng cho qt (Process Flow Diagram, PFD) Trước tiên, sơ đồ ngun lý mơ tả q trình cơng nghệ hóa học giới thiệu Tiếp theo, đưa cải tiến thiết lập sơ đồ khác cho mơ tả q trình Sau đó, trình bày cách đánh giá trình gián đoạn, phương pháp thiết kế sản phẩm Cuối phân tích cho q trình họat động PHẦN PHÂN TÍCH KINH TẾ - KỸ THUẬT CHO Q TRÌNH CƠNG NGHỆ HĨA HỌC Để đánh giá tác động kinh tế trình cnhh họat động hay thiết kế đưa thông tin kỹ thuật định Những thông tin kỹ thuật này, nói chung, được.đưa dạng sơ đồ kỹ thuật, BFD (block flow diagram), PFD (process flow diagram), P&I D (piping and instrumentation diagram) Đã đưa phương pháp đánh gía tính kinh tế cho trình cnhh mối liên quan tới xây dựng vận hành trình PHẦN TỔNG HỢP VÀ TỐI ƯU HĨA Q TRÌNH CƠNG NGHỆ HĨA HỌC Các vấn đề đưa thảo luận làm để thiết lập, mô tối ưu hóa q trình cnhh thơng qua xây dựng sơ đồ dòng cho q trình Trong phần liệt kê thông tin tối thiểu cần thiết để mơ q trình, liệt kê sở để sử dụng công cụ mô trình PHẦN PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ CỦA Q TRÌNH HÓA HỌC Trong phần trước, vấn đề thảo luận liên quan tới thiết kế, tổng hợp tính kinh tế q trình cnhh Còn phần này, thảo luận vấn đề liên quan tới trình cnhh họat động Đã đưa phân tích khả thay đổi họat động thiết bị PHẦN – TÁC ĐỘNG CỦA THIẾT KẾ TRONG KỸ THUẬT HÓA HỌC LÊN CỘNG ĐỘNG Trong phần này, đề cập vấn đề tác động việc thiết kế kỹ thuật hóa học lên cộng đồng, tới mơi trường, có nhấn mạnh vai trò người kỹ sư thiết kế PHẦN NGUYÊN LÝ VÀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CÁC Q TRÌNH CƠNG NGHỆ HĨA HỌC CHƯƠNG CẤU TRÚC CỦA SƠ ĐỒ DỊNG VÀ PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP SƠ ĐỒ DÒNG CHO QUÁ TRÌNH CƠNG NGHỆ HĨA HỌC Đã khảo sát qui trình thiết kế q cơng nghệ trình cnhh Xuất phát điểm qui trình cấu trúc vào/ra tất trình Từ xuất phát điểm đơn giản mà người kỹ sư đánh giá biên lợi nhuận trình cạnh tranh, q trình sử dụng sơ đồ cơng nghệ khác để sản xuất sản phẩm Tất q trình có cấu trúc vào/ra tương tự Tất thiết bị sử dụng qúa trình sản xuất phân lọai theo thành phần sơ đồ khối tổng quát cho q trình sản xuất CHƯƠNG QÚA TRÌNH GIÁN ĐỌAN Trong chương này, nên xuất phát điểm mấu chốt liên quan tới trình họat động gián đọan Sự khác biệt qt gián đoạn liên tục tính ổn định q trình Điểm đáng ý chương nguyên tắc thiết lập thứ tự công đọan để sản xuất sản phẩm khác với số lượng thiết bị có hạn CHƯƠNG THIẾT KẾ Q TRÌNH SẢN XUẤT HĨA CHẤT Thiết kế q trình sản xuất hóa chất bao gồm ứng dụng nguyên lý kỹ thuật để tạo thiết bị mới, hóa chất mới, q trình để sản xuất hóa chất, tạo q trình cơng nghệ thương mại hóa Các bước qui trình thiết kế hóa chất trình bày chương Vấn đề nhu cầu người tiêu dùng đề cập tới CHƯƠNG 5: XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG DỊCH CHUYỂN CỦA CÁC HĨA CHẤT TRÊN CƠ SỞ SƠ ĐỒ DỊNG CỦA Q TRÌNH CƠNG NGHỆ HĨA HỌC Sơ đồ dòng q trình hiểu rõ cách theo dõi đường dịch chuyển hóa chất xun suốt sơ đồ dòng Trong chương phương pháp để thực việc Việc theo dõi cho phép hiểu vai trò thiết bị hệ thống sản xuất hóa chất CHƯƠNG 6: NGHIÊN CỨU TRẠNG THÁI CỦA QUÁ TRÌNH Sau mối liên kết (hay cấu trúc) sơ đồ dòng trình tìm hiểu, cần tìm hiểu thiết bị hệ thống lại làm việc áp suất nhiệt độ xác định Những lý phải tạo trạng thái nói tới CHƯƠNG CÁC SƠ ĐỒ GIẢI THÍCH CÁC Q TRÌNH CƠNG NGHỆ HĨA HỌC Cách thức hiệu để liên kết thông tin trình cách sử dụng sơ đồ dòng Những sơ đồ kỹ thuật thường kỹ sư hóa chất sử dụng: sơ đồ khối cho dòng (block flow diagram - BFD), sơ đồ dòng cho qt (process flow diagram - PFD), sơ đồ đường ống tb đo (piping and instrumentation diagram - P&I D) 1.1 Sơ đồ khối cho dòng (BFD) Gồm có khối biểu diễn thiết bị hay qúa trình bản, liên kết với dòng vào dòng Thơng tin quan trọng, nhiệt độ áp suất làm việc, mức độ chuyển hóa suất, đưa sơ đồ với dòng thành phần dòng Tuy nhiên, sơ đồ khối cho dòng khơng chứa thơng tin thiết bị Sơ đồ khối cho dòng có dạng Dạng thứ sơ đồ xây dựng cho qt Ngược lại, dạng thứ 2, sơ đồ khối xây dựng cho tổ hợp hóa chất gồm nhiều q trình khác Dạng thứ gọi sơ đồ khối cho q trình, dạng thứ – cho hệ thống 1.1.1 Sơ đồ khối cho dòng trình Xét ví dụ sản xuất Benzene đưa hình 1.1 Sơ đồ khối cho nhìn rõ ràng trình sản xuất benzene Mỗi khối sơ đồ biểu diễn chức trình, có thể, thực tế, bao gồm số thiết bị Dưới qui ước chung để xây dựng khối: Các công đoạn biểu diễn khối Các dòng có mũi tên chiều dòng Các dòng nhẹ (khí) hướng từ lên trên, dòng nặng (lỏng rắn) hướng xuống Nếu dòng cắt nhau, dòng nằm ngang đọan thẳng liên tục, csc dòng thẳng đứng biểu diễn đọan thẳng bị đứt 5 Trong sơ đồ có thơng tin q trình CBVC dạng đơn giản hóa Sơ đồ hình 1.1 cho cảm nhận q trình Sơ đồ khối cho dòng trình thường tạo xuất phát điểm để xây dựng sơ đồ dòng cho q trình (PFD) 1.1.2 Sơ đồ khối cho dòng ht Mỗi khối sơ đồ biểu diễn trọn vẹn trình Ưu điểm sơ đồ cho ta nhìn đầy đủ họat động hệ thống, thấy tương tác trình Mặt khác, sơ đồ khơng q rắc rối, có lượng thơng tin tối thiểu q trình cung cấp Những qui ước chung để xây dựng khối sơ đồ, tương tự sơ đồ khối cho trình, đưa bảng 1.1 1.2 Sơ đồ dòng cho qt (PFD) đồ chứa nhiều số liệu cần thiết cho thiết kế q trình cơng nghệ hóa học Có thể có khác thơng tin PFD cho sản xuất công ty Một sơ đồ PFD thương mại chứa thông tin sau: Tất tb q trình biểu diễn với mô tả thiết bị, có tên số thiết bị Tất dòng phân biệt số hiệu, thơng số trạng thái thành phần hóa học dòng Những thơng tin này, đưa thẳng vào sơ đồ dòng, đưa vào bảng tổng kết kèm với sơ đồ dòng Trong sơ đồ tất dòng phụ trợ Hệ điều khiển biểu thị chiến lược điều khiển họat động bình thường cho trình đưa sơ đồ dòng Những thơng tin quan trọng đưa sơ đồ dòng, lại – bảng tổng hợp kèm Những thông tin mà sơ đồ dòng cung cấp nằm số nhóm thơng tin sau: Liên kết (cấu trúc) q trình Thơng tin dòng Thơng tin thiết bị 1.2.1 Liên kết (cấu trúc) trình cơng nghệ hóa học Hình 1.2 mơ tả vị trí thiết bị chính, liên kết thiết bị nhờ dòng cơng nghệ Vị trí cách kết nối thiết bị dòng q trình xem liên kết (cấu trúc) trình Mỗi thiết bị biểu diễn biểu tượng Trong hình 1.2, số hiệu thiết bị với tên ngắn gọn thiết bị đặt phía sơ đồ Chỗ đặt số hiệu tên thiết bị tương ứng với vị trí thiết bị tính theo chiều nằm ngang Ví dụ: Từ ký hiệu P-101A/B có thông tin sau: - ký hiệu bơm; bơm nằm vùng 100 hệ thống; số bơm 01 đơn vị 100; có bơm giống nhau: bơm làm việc bơm nghỉ Từ hình 1.2 thấy: bơm P101 bơm tiếp liệu toluene Ví dụ 1.1 Trong ví dụ xem xét vấn đề liên quan tới E-102 vùng 100 hệ thống sản xuất đưa hình 1.2 E-102 gọi “thiết bị làm nguội dòng từ thiết bị phản ứng” dòng vào thiết bị làm nguội E-102 gồm khí ngưng khí khơng ngưng nhiệt độ 654°C Tác nhân làm nguội nước nhiệt độ 30°C Trạng thái đặc trưng cho q trình truyền nhiệt phức tạp Thêm vào đó, ghi nhận dao động mạnh tổn thất áp suất theo thời gian thiết bị E-102, làm cho việc điều khiển q trình trở nên khó khăn Do khó khăn đó, đưa khuyến cáo thay E-102 thiết bị trao đổi nhiệt riêng biệt Thiết bị thứ làm nguội dòng khí khỏi thiết bị phản ứng tạo cần thiết cho họat động hệ thống Thiết bị thứ hai sử dụng nước để hạ nhiệt độ dòng xuống tới 38°C 1.2.2 Thơng tin dòng Theo hình 1.2, dòng qt đặc trưng số hiệu ghi hình trám đặt dòng Hướng dòng hay số mũi tên Trong sơ đồ dòng dòng thiết bị phụ trợ Đó thiết bị tạo điện năng, máy nén khơng khí, nước làm nguội, nước cho máy lạnh, hơi, thiết bị tuần hòan nước ngưng, khí trơ để phủ hỗn hợp phản ứng, hệ thống thải hóa chất, hệ thống xử lý nước thải, ống thải khí Thơng thường, thơng tin dòng cho bảng tổng kết (ví dụ: bảng 1.3) chia thành nhóm: thơng tin bắt buộc thơng tin có tính chất lựa chọn 1.2.3 Thông tin thiết bị Phần cuối PFD bảng tổng hợp cho thiết bị Bảng cung cấp thông tin cần thiết đa số thiết bị liên quan tới trình (Bảng 1.5) 1.2.4 Xây dựng PFD sở kết hợp liên kết hệ thống với số liệu dòng chiến lược kiểm sóat q trình Dựa quan điểm này, sơ đồ PFD đưa lượng thơng tin tối thiểu q trình Ví dụ sơ đồ dòng cho q trình sản xuất benzene đưa hình 1.4 Sơ đồ chứa số thơng tin có bảng 1.4 cộng với thơng tin bổ sung hệ điều khiển sử dụng q trình Thơng tin dòng bổ sung “lá cờ thông tin” Mỗi lọai thông tin tương ứng kiểu “lá cờ” Những “lá cờ thông tin” cung cấp thông tin cần thiết cho thiết kế xây dựng hệ thống cho phân tích vấn đề vận hành ht Cờ đặt chỗ tương ứng với dòng mà mang thơng tin Một dòng cơng nghệ tương ứng với hay nhiều cờ thông tin Bảng 1.4 đưa số liệu dòng, bảng 1.6 chứa thông tin tổng hợp thiết bị máy móc, hình 1.4 đưa thông tin chứa sơ đồ PFD thương mại Sơ đồ PFD sơ đồ hữu ích thiết kế hệ thống hay trình Để xây dựng hệ thống sản xuất cần nhiều vẽ bổ sung Mọi thơng tin cho cơng việc tìm thấy thơng qua PFD PFD tài liệu để đào tạo công nhân vận hành kỹ sư 1.3 Sơ đồ đường ống dụng cụ đo Sơ đồ có tên gọi sơ đồ khí cho dòng (MFD), cung cấp thông tin cần thiết cho kỹ sư bắt đầu xây dựng hệ thống chứa thông tin đặc tính khí hệ thống, trừ thông tin chứa bảng 1.7 Mỗi sơ đồ dòng PFD cần nhiều sơ đồ P&I D để cung cấp số liệu cần thiết Hình 1.6 sơ đồ P&I D cho công đọan chưng cất benzene hình 1.4 Mỗi đường ống ứng với số hiệu, đặc trưng đường ống đưa bảng riêng kèm với sơ đồ P&I D Trong số trường hợp, kích thước thiết bị lớn phản ánh qua biểu tượng có sơ đồ Mọi thơng tin qt mà đo ht P&I D cờ hình vòng tròn Lá cờ chứa thơng tin ghi nhận sử dụng hệ điều khiển q trình Những cờ hình tròn sơ đồ cho biết thông tin cung cấp chỗ nào, cách lấy thông tin, cách xử lý thông tin Bảng 1.10 tổng kết ký hiệu dẫn thông tin liên quan tới dụng cụ đo kiểm sóat trình Sơ đồ P&I D thiêt lập giai đọan cuối q trình thiết kế có vai trò tài liệu hướng dẫn cho chịu trách nhiệm giai đọan cuối trình thiết kế thi cơng: Kỹ sư khí kỹ sư xây dựng; Kỹ sư điều khiển; Kỹ sư đường ống; Kỹ sư dự án P&I D sử dụng để đào tạo công nhân vận hành: điều chỉnh hay thay đổi chất lượng họat động hệ thống đóng hay mở hay thay đổi vị trí van Từ sơ đồ BFD, đến sơ đồ PFD, cuối đến sơ đồ P&I D có bổ sung thông tin liên tục Xét vấn đề qua công đọan chưng benzene: Sơ đồ khối cho dòng (BFD, hình 1.1): tháp chưng cất minh họa khối số ba khối mơ tả tòan cơng đoạn chưng cất; Sơ đồ dòng cho q trình (PFD, hình 1.4): tháp chưng cất minh họa tập hợp nối tiếp thiết bị riêng biệt: tháp chưng cất, thiết bị ngưng tụ, thiết bị chứa lỏng hồi lưu, thiết bị đun sôi đáy tháp, bơm lỏng hồi lưu hệ điều khiển Sơ đồ đường ống dụng cụ đo (P&I D, hình 1.6): tháp chưng cẩt minh họa sơ đồ chứa chi tiết bổ sung kích thước đường ống, dòng phụ trợ, ống lấy mẫu… ... PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CÁC Q TRÌNH CƠNG NGHỆ HĨA HỌC CHƯƠNG CẤU TRÚC CỦA SƠ ĐỒ DÒNG VÀ PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP SƠ ĐỒ DỊNG CHO Q TRÌNH CƠNG NGHỆ HĨA HỌC Đã khảo sát qui trình thiết kế q cơng nghệ trình. .. tới thiết kế, tổng hợp tính kinh tế q trình cnhh Còn phần này, thảo luận vấn đề liên quan tới trình cnhh họat động Đã đưa phân tích khả thay đổi họat động thiết bị PHẦN – TÁC ĐỘNG CỦA THIẾT KẾ... dụng nguyên lý kỹ thuật để tạo thiết bị mới, hóa chất mới, q trình để sản xuất hóa chất, tạo q trình cơng nghệ thương mại hóa Các bước qui trình thiết kế hóa chất trình bày chương Vấn đề nhu cầu