Nghiên Cứu Thiết Kế Hệ Thống Làm Sạch Bồn Chứa Dầu Trong Công Nghiệp

Tài liệu nghiên cứu Nghiên ứu thiết kế và xây dựng mô hình hệ thống làm sạh bồn hứa dầu trong ông nghiệp, tổng hợp lý thuyết và thực hành, cung cấp kiến thức chuyên sâu về kỹ

• Tác giả: Nguyễn Xuân Bắc
• Người hướng dẫn: TS. Bùi Đăng Thảnh
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa
• Đề tài: Nghiên Cứu Thiết Kế Hệ Thống Làm Sạch Bồn Chứa Dầu Trong Công Nghiệp
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ LÀM SẠCH BỒN CHỨA DẦU
• 1.1. Giới thiệu về hệ thống làm sạch bể chứa
• 1.2. Quá trình làm sạch
• 1.2.1. Công nghệ làm sạch
• 1.2.2. Phần cứng làm sạch
• 1.2.3. Chất làm sạch
• 1.3. Tổng kết chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH LÀM SẠCH
• 2.1. Quy trình làm sạch
• 2.2. Hệ thống các thiết bị chính
• 2.2.1. Các Module chính trong hệ thống làm sạch
• 2.2.2. Mô đun tách dầu nước (Oil/Water Separations Skid)
• 2.2.3. Mô đun máy phát điện (Generator Skid)
• 2.2.4. Mô đun nồi hơi (Boiler skid)
• 2.2.5. Mô đun khí trơ (Inert Gas Skid)
• 2.2.6. Mô đun tách chất rắn (Solids Separation Skid)
• 2.2.7. Một số module và thiết bị phụ trợ khác
• 2.3. Tổng kết chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG
• 3.1. Yêu cầu về thiết kế hệ thống
• 3.2. Thiết kế phần cứng
• 3.3. Thiết kế phần mềm
• 3.4. Giao diện mô phỏng màn hình hiển thị
• KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về Nghiên Cứu Thiết Kế Hệ Thống Làm Sạch Bồn Chứa Dầu

Nghiên cứu thiết kế hệ thống làm sạch bồn chứa dầu trong công nghiệp là một lĩnh vực quan trọng nhằm đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình sản xuất. Hệ thống này không chỉ giúp loại bỏ cặn bẩn mà còn bảo vệ môi trường. Việc làm sạch bồn chứa dầu có thể ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm và an toàn lao động. Do đó, việc nghiên cứu và phát triển các công nghệ làm sạch hiện đại là cần thiết.

1.1. Giới thiệu về hệ thống làm sạch bồn chứa dầu

Hệ thống làm sạch bồn chứa dầu được thiết kế để tự động hóa quy trình làm sạch, giảm thiểu sự can thiệp của con người. Hệ thống này có khả năng làm sạch hiệu quả các bồn chứa dầu lớn, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí.

1.2. Tầm quan trọng của việc làm sạch bồn chứa dầu

Việc làm sạch bồn chứa dầu không chỉ đảm bảo chất lượng dầu mà còn ngăn ngừa ô nhiễm môi trường. Hệ thống làm sạch hiệu quả giúp thu hồi dầu từ cặn, tăng cường hiệu suất lưu trữ và bảo vệ hệ sinh thái.

II. Vấn đề và Thách thức trong Làm Sạch Bồn Chứa Dầu

Trong quá trình làm sạch bồn chứa dầu, nhiều thách thức xuất hiện như cặn bẩn khó loại bỏ, nguy cơ ô nhiễm môi trường và yêu cầu an toàn lao động cao. Những vấn đề này đòi hỏi các giải pháp công nghệ tiên tiến và quy trình làm sạch hiệu quả.

2.1. Các vấn đề thường gặp trong quy trình làm sạch

Cặn dầu thô và các tạp chất khác thường tích tụ trong bồn chứa, gây khó khăn trong việc làm sạch. Ngoài ra, việc sử dụng nước để làm sạch có thể dẫn đến ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.

2.2. Thách thức về an toàn trong quá trình làm sạch

An toàn lao động là một yếu tố quan trọng trong quy trình làm sạch bồn chứa dầu. Cần có các biện pháp phòng ngừa để bảo vệ công nhân khỏi các nguy cơ như khí độc và cháy nổ.

III. Phương Pháp Làm Sạch Bồn Chứa Dầu Hiệu Quả

Để giải quyết các vấn đề trong làm sạch bồn chứa dầu, nhiều phương pháp hiện đại đã được phát triển. Các công nghệ này không chỉ giúp làm sạch hiệu quả mà còn giảm thiểu tác động đến môi trường.

3.1. Công nghệ rửa dầu thô COW

Công nghệ rửa dầu thô sử dụng dầu để làm sạch cặn bẩn, giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Phương pháp này đã chứng minh hiệu quả trong việc loại bỏ cặn bẩn mà không cần sử dụng nước.

3.2. Hệ thống làm sạch áp lực cao

Hệ thống làm sạch áp lực cao sử dụng vòi phun để làm sạch bề mặt bồn chứa. Phương pháp này giúp loại bỏ cặn bẩn một cách hiệu quả và tiết kiệm thời gian.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn và Kết Quả Nghiên Cứu

Nghiên cứu thiết kế hệ thống làm sạch bồn chứa dầu đã mang lại nhiều ứng dụng thực tiễn trong ngành công nghiệp. Các hệ thống này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất làm sạch mà còn bảo vệ môi trường.

4.1. Kết quả từ các dự án thực tế

Nhiều dự án đã áp dụng hệ thống làm sạch bồn chứa dầu thành công, cho thấy hiệu quả trong việc giảm thiểu ô nhiễm và tăng cường an toàn lao động.

4.2. Tác động đến môi trường và kinh tế

Việc áp dụng công nghệ làm sạch hiện đại không chỉ giúp bảo vệ môi trường mà còn tiết kiệm chi phí cho doanh nghiệp, từ đó nâng cao hiệu quả kinh tế.

V. Kết Luận và Hướng Phát Triển Tương Lai

Nghiên cứu thiết kế hệ thống làm sạch bồn chứa dầu trong công nghiệp là một lĩnh vực quan trọng và cần thiết. Các công nghệ hiện đại đang được phát triển để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về an toàn và hiệu quả trong sản xuất.

5.1. Tương lai của công nghệ làm sạch bồn chứa dầu

Công nghệ làm sạch bồn chứa dầu sẽ tiếp tục phát triển với sự ra đời của các giải pháp mới, giúp nâng cao hiệu quả và giảm thiểu tác động đến môi trường.

5.2. Đề xuất nghiên cứu tiếp theo

Cần có thêm nhiều nghiên cứu để cải thiện quy trình làm sạch và phát triển các công nghệ mới, nhằm đáp ứng tốt hơn nhu cầu của ngành công nghiệp.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong ngành công nghiệp hóa dầu, bồn chứa dầu đóng vai trò then chốt trong việc lưu trữ nguyên liệu và sản phẩm, đồng thời hỗ trợ các hoạt động kiểm tra chất lượng và phân tích trước khi xuất hàng. Theo ước tính, sau 3-5 năm sử dụng, lớp cặn dưới đáy bồn chứa có thể tích tụ lên đến hàng mét, ảnh hưởng nghiêm trọng đến khả năng chứa và chất lượng dầu. Việc làm sạch bồn chứa dầu không chỉ giúp thu hồi dầu trong cặn, tăng thể tích chứa mà còn giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường, đặc biệt là nguy cơ ô nhiễm biển do dầu tràn.

Mục tiêu nghiên cứu là thiết kế và xây dựng một mô hình hệ thống làm sạch bồn chứa dầu trong công nghiệp, đáp ứng các yêu cầu về hiệu quả làm sạch, an toàn và thân thiện môi trường. Nghiên cứu tập trung vào việc ứng dụng công nghệ làm sạch bằng hóa chất kết hợp dầu FO và nước, đồng thời tham khảo hệ thống làm sạch bồn chứa dầu của hãng Scanjet – một trong những đơn vị hàng đầu trong lĩnh vực này. Phạm vi nghiên cứu bao gồm thiết kế phần cứng, phần mềm điều khiển và mô phỏng hệ thống, với dữ liệu thu thập và phân tích tại các bồn chứa dầu công nghiệp trong khoảng thời gian gần đây.

Ý nghĩa của nghiên cứu được thể hiện qua việc cải thiện các chỉ số như giảm thời gian làm sạch, tăng hiệu suất thu hồi dầu, giảm thiểu lượng nước thải và khí thải độc hại, đồng thời nâng cao độ an toàn cho công nhân và thiết bị vận hành. Các chỉ số này góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất và bảo vệ môi trường trong ngành công nghiệp dầu khí.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên hai lý thuyết chính: lý thuyết về công nghệ làm sạch bồn chứa dầu và mô hình điều khiển tự động trong công nghiệp.

1. Lý thuyết công nghệ làm sạch bồn chứa dầu: Bao gồm các phương pháp làm sạch như rửa dầu thô (COW - Crude Oil Washing), làm sạch bằng áp lực cao và sử dụng hóa chất vi nhũ tương (Microemulsion). Trong đó, COW được đánh giá cao nhờ khả năng hòa tan cặn dầu, giảm lượng nước sử dụng và hạn chế ăn mòn bồn chứa. Hóa chất vi nhũ tương SAS102SC được sử dụng để tăng hiệu quả tách dầu khỏi cặn và nước, không độc hại, không gây cháy nổ và không ăn mòn thiết bị.

2. Mô hình điều khiển tự động PLC (Programmable Logic Controller): PLC được ứng dụng để điều khiển các thiết bị trong hệ thống làm sạch như bơm, van, cảm biến áp suất, lưu lượng và nhiệt độ. PLC giúp hệ thống vận hành tự động, ổn định và dễ dàng giám sát qua giao diện màn hình cảm ứng.

Các khái niệm chính bao gồm: áp lực làm sạch, lưu lượng dòng chảy, nhiệt độ làm sạch, tách dầu/nước/chất rắn, và an toàn lao động trong môi trường có nguy cơ cháy nổ cao.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ các tài liệu kỹ thuật của hãng Scanjet, các tiêu chuẩn công nghiệp và thực tế vận hành tại các bồn chứa dầu công nghiệp. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm các module thiết bị chính trong hệ thống làm sạch như bơm, nồi hơi, máy phát điện, mô đun tách dầu nước, tách chất rắn và khí trơ.

Phương pháp phân tích sử dụng mô phỏng hệ thống trên phần mềm chuyên dụng, kết hợp với phân tích kỹ thuật các thông số vận hành như áp suất (12 bar), lưu lượng (370 m3/h), công suất nồi hơi (300 BHP) và công suất máy phát điện (400 kW). Thời gian nghiên cứu kéo dài trong vòng 6 tháng, bao gồm giai đoạn thu thập dữ liệu, thiết kế, mô phỏng và đánh giá hiệu quả hệ thống.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hiệu quả làm sạch bằng hóa chất vi nhũ tương: Hệ thống sử dụng hóa chất SAS102SC với nồng độ 7-15% khối lượng, nhiệt độ làm việc từ 50°C đến 100°C, giúp tách dầu khỏi cặn và nước hiệu quả. Kết quả cho thấy lượng dầu thu hồi tăng khoảng 20% so với phương pháp làm sạch truyền thống bằng nước.

2. Tối ưu hóa lưu lượng và áp suất bơm: Hệ thống bơm với lưu lượng thiết kế 372 m3/h và áp suất vận hành 12 bar đảm bảo khả năng tuần hoàn dung môi làm sạch và hóa chất, giảm thời gian làm sạch xuống khoảng 30% so với quy trình thủ công.

3. Khả năng tách chất rắn và dầu nước: Mô đun tách chất rắn có thể xử lý hạt rắn kích thước đến 400 µm với lưu lượng lên đến 2895 m3/h, trong khi mô đun tách dầu nước đạt chất lượng nước thải ≤ 15 ppm, đáp ứng tiêu chuẩn môi trường nghiêm ngặt.

4. An toàn và tự động hóa: Việc ứng dụng PLC điều khiển các module giúp giảm thiểu rủi ro an toàn, tăng độ chính xác trong vận hành và giảm nhân công trực tiếp xuống dưới 50%, đồng thời đảm bảo vận hành liên tục 24/7.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân của hiệu quả làm sạch cao là do sự kết hợp đồng bộ giữa công nghệ hóa chất vi nhũ tương và hệ thống bơm áp lực cao, giúp dung môi tiếp xúc tối ưu với bề mặt bồn chứa, hòa tan và loại bỏ cặn dầu hiệu quả. So với các nghiên cứu trước đây chỉ sử dụng nước hoặc dầu thô, phương pháp này giảm thiểu ô nhiễm môi trường và chi phí nhiên liệu.

Việc sử dụng PLC trong điều khiển giúp hệ thống vận hành ổn định, dễ dàng giám sát và điều chỉnh thông số theo yêu cầu thực tế, phù hợp với các bồn chứa có kích thước và cấu trúc phức tạp. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ lưu lượng và áp suất theo thời gian, cũng như bảng so sánh hiệu quả làm sạch giữa các phương pháp.

Kết quả nghiên cứu góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất, giảm thiểu tác động môi trường và tăng cường an toàn lao động trong ngành công nghiệp dầu khí.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai hệ thống làm sạch tự động sử dụng hóa chất vi nhũ tương: Áp dụng trong các bồn chứa dầu có dung tích lớn để tăng hiệu quả làm sạch và giảm thời gian vận hành. Thời gian thực hiện: 6-12 tháng. Chủ thể thực hiện: các công ty dầu khí và nhà thầu kỹ thuật.

2. Nâng cấp hệ thống điều khiển PLC và giám sát từ xa: Đầu tư vào phần mềm và phần cứng điều khiển để tăng tính tự động hóa và giảm thiểu rủi ro an toàn. Thời gian: 3-6 tháng. Chủ thể: phòng kỹ thuật và công nghệ thông tin.

3. Đào tạo nhân sự chuyên môn về an toàn và vận hành thiết bị làm sạch: Tổ chức các khóa đào tạo định kỳ nhằm nâng cao kỹ năng và nhận thức về an toàn lao động trong môi trường nguy hiểm. Thời gian: liên tục hàng năm. Chủ thể: phòng nhân sự và an toàn lao động.

4. Xây dựng quy trình kiểm tra và đánh giá chất lượng làm sạch chuẩn hóa: Sử dụng thiết bị đo nồng độ khí, hàm lượng thủy ngân và phân tích mẫu nước thải để đảm bảo tiêu chuẩn môi trường. Thời gian: 3 tháng để hoàn thiện quy trình. Chủ thể: phòng kiểm soát chất lượng và môi trường.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các kỹ sư và chuyên gia trong ngành công nghiệp dầu khí: Nghiên cứu cung cấp giải pháp kỹ thuật làm sạch bồn chứa dầu hiệu quả, giúp cải thiện quy trình vận hành và bảo trì.

2. Nhà quản lý và hoạch định chính sách môi trường công nghiệp: Thông tin về công nghệ làm sạch và kiểm soát ô nhiễm hỗ trợ xây dựng các tiêu chuẩn và quy định phù hợp.

3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành kỹ thuật điều khiển và tự động hóa: Tài liệu tham khảo về ứng dụng PLC trong hệ thống công nghiệp và thiết kế mô hình điều khiển.

4. Các nhà thầu và nhà cung cấp thiết bị công nghiệp: Cung cấp cơ sở dữ liệu kỹ thuật và mô hình thiết kế hệ thống làm sạch bồn chứa dầu, hỗ trợ phát triển sản phẩm và dịch vụ.

Câu hỏi thường gặp

1. Phương pháp làm sạch bồn chứa dầu nào hiệu quả nhất hiện nay?
   Phương pháp sử dụng hóa chất vi nhũ tương kết hợp với dầu FO và nước áp lực cao được đánh giá cao nhờ khả năng hòa tan và tách cặn dầu hiệu quả, giảm thời gian và chi phí làm sạch so với phương pháp truyền thống.

2. Hệ thống điều khiển PLC có vai trò gì trong quá trình làm sạch?
   PLC giúp tự động hóa quá trình vận hành, điều khiển bơm, van và cảm biến, đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định, an toàn và dễ dàng giám sát từ xa.

3. Làm thế nào để đảm bảo an toàn lao động trong quá trình làm sạch bồn chứa dầu?
   Cần trang bị đầy đủ thiết bị bảo hộ, sử dụng khí trơ để giảm nguy cơ cháy nổ, đào tạo nhân viên chuyên môn và sử dụng thiết bị đo nồng độ khí độc như H2S, CO trước khi vào bồn.

4. Thiết bị nào được sử dụng để kiểm tra hiệu quả làm sạch?
   Thiết bị phân tích quang học L&I Wave II và thiết bị đo nồng độ khí Eagle được sử dụng để đánh giá mức độ tạp chất, hàm lượng thủy ngân và khí độc trong quá trình làm sạch.

5. Hệ thống làm sạch có thể áp dụng cho các loại bồn chứa nào?
   Hệ thống thiết kế linh hoạt, có thể áp dụng cho bồn chứa trên cạn và ngoài khơi, bồn mái nổi và cố định với nhiều kích thước và cấu trúc khác nhau.

Kết luận

• Nghiên cứu đã thiết kế thành công mô hình hệ thống làm sạch bồn chứa dầu sử dụng công nghệ hóa chất vi nhũ tương và điều khiển tự động PLC.
• Hệ thống đạt hiệu quả làm sạch cao, giảm thời gian vận hành khoảng 30% và tăng khả năng thu hồi dầu lên 20%.
• Các module thiết bị như bơm, nồi hơi, máy phát điện và mô đun tách dầu nước, tách chất rắn được tích hợp đồng bộ, đảm bảo vận hành ổn định và an toàn.
• Đề xuất triển khai hệ thống trong thực tế với kế hoạch đào tạo nhân sự và xây dựng quy trình kiểm tra chất lượng chuẩn hóa.
• Các bước tiếp theo bao gồm thử nghiệm thực tế, tối ưu hóa hệ thống và mở rộng ứng dụng trong các nhà máy dầu khí khác.

Hãy áp dụng các giải pháp nghiên cứu để nâng cao hiệu quả làm sạch bồn chứa dầu, bảo vệ môi trường và đảm bảo an toàn trong sản xuất công nghiệp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

chương 1. 15 Chương 2: QUY TRÌNH LÀM SẠCH. Quy trình làm sạch. Hệ thống các thiết bị chính .1 Các Module chính trong hệ thống làm sạch.2 Mô đun tách dầu nước (Oil/Water Separations Skid) .3 Mô dun máy phát điện (Generator Skid) .4 Mô đun nồi hơi (Boiler skid) .5 Mô đun khí trơ (Inert Gas Skid).9 Mô đun tách chất rắn Solids Separation Skid .10 Một số module và thiết bị phụ trợ khác.

Tổng kết chương 2. 39 Chương 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG. Yêu cầu về thiết kế hệ thống. Thiết kế phần cứng.

Thiết kế phần mềm. Giao diện mô phỏng màn hình hiển thị. 64 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI. 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO.

69 5 LỜI NÓI ĐẦU Trong công nghiệp hóa dầu, tất cả các hoạt động sản xuất, buôn bán, tồn trữ đều liên quan đến khâu bồn bể chứa. Bồn bể chứa tiếp nhận nguyên liệu trước khi đưa vào sản xuất và tồn trữ sau sản xuất. Bồn chứa có vai trò rất quan trọng, nó có nhiệm vụ: tồn trữ nguyên liệu và sản phẩm, giúp ta nhận biết được số lượng tồn trữ. Tại đây các hoạt động kiểm tra chất lượng, số lượng, phân tích các chỉ tiêu trước khi xuất hàng đều được thực hiện.

Ngoài ra nó còn được hỗ trợ bởi các hệ thống thiết bị phụ trợ: van thở, nền móng, thiết bị chống tĩnh điện, mái che, … Công việc làm sạch bồn bể chứa dầu cũng cực kì quan trọng. Việc vệ sinh ảnh hưởng đến chất lượng dầu lưu trữ và ảnh hưởng rất lớn đến môi trường. Nếu vệ sinh không tốt,sẽ gây ra những tác động nặng nề tới môi trường như dầu tràn ra biển gây ô nhiễm môi trường biển,dầu loang sẽ rất khó kiểm soát và làm chết sinh vật. Bên cạnh đó việc làm sạch cho phép thu hồi dầu trong cặn, làm tăng thể tích chứa dầu là các mục tiêu quan trọng cho các hệ thống làm sạch bồn chứa.

Luận văn đã trình bày về nghiên cứu, thiết kế hệ thống làm sạch bồn chứa dầu trong đó có tham khảo hệ thống làm sạch bồn chứa dầu của hãng lớn hiện nay như Scanjet. 6 Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ LÀM SẠCH BỒN CHỨA DẦU 1. Giới thiệu về hệ thống làm sạch bể chứa Các hệ thống làm sạch bồn chứa tự động,lưu động,không cần người điều khiển hệ thống làm sạch,thiết kế đặc biệt để làm sạch khối lượng lớn,bể chứa dầu khó lau chùi. Hệ thống này có thể được thay đổi để đáp ứng nhu cầu cá nhân cho dù chỉ cần làm sạch bể hiệu quả hoặc nếu các yêu cầu làm sạch bồn chứa,tách bùn và thu hồi dầu trong một quá trình tích hợp.

Nó có thể được sử dụng để làm sạch cả bồn chứa trên cạn và ngoài khơi,cả bồn mái nổi và cố định. Hệ thống cần có tính năng đặc biệt là làm sạch hệ thống vòng khép kín,làm giảm tác động của nó đến môi trường và cung cấp gần 100% Hydrocacbon. Với tính linh động trong lưu trữ giải pháp hóa học, hệ thống làm sạch bồn chứa có thể được sử dụng để làm sạch dầu thô,nhiên liệu nặng cũng như là bể khác nhau với tất cả các loại hàng hóa. Quá trình làm sạch 2.1 Công nghệ làm sạch 2.1 Rửa dầu thô (COW-Crude oil washing) Sự ra đời của vận tải góp phần lớn vào việc chống ô nhiễm biển,nhưng nó không hoàn toàn loại bỏ ô nhiễm từ các hoạt động làm sạch bể chứa.Mặc dù đã đầu tư nhiều chi phí vào việc xử lý các bồn chứa dầu nhưng quá trình này vẫn gây ra một số ô nhiễm.

Vào cuối năm 1970,một cải tiến mới đã được giới thiệu. Thay vì sử dụng nước, máy làm sạch bồn chứa sử dụng dầu thô đã được sử dụng. Khi phun dầu lên các trầm tích bám vào thành bể,dầu chỉ đơn giản là hòa tan chúng,biến chúng thành dầu có thể sử dụng và có thể được bơm ra tách dùng lại dầu từ cặn. Quá trình này gọi là rửa dầu thô.

Rửa dầu thô có nghĩa là sự pha trộn của dầu và nước, hoạt động này đã dẫn đến tình trạng ô nhiễm môi trường rất nặng trong quá khứ,cách này đã được dùng khá nhiều nhưng hầu như đã kết thúc. Rửa dầu thô là phương tiện để giảm bớt sự tiếp xúc giữa dầu và nước, làm giảm lượng nước rửa cần thiết cho bể cần làm sạch. Đồng thời, nếu sử dụng nước nóng sẽ làm phát sinh chi phí về nhiên liệu tiêu thụ. - Nước không phải phương tiện tốt nhất để làm sạch bồn vì: 7 + Nước góp phần làm ăn mòn cấu trúc bồn.

+ Sau khi rửa bằng nước vẫn để lại cặn bùn trong bồn. + Nó đưa nước muối không mong muốn vào nhà máy lọc dầu. + Nước bẩn sau khi tẩy rửa được xả thằng ra biển làm ô nhiễm môi trường + Nó không tương thích với dầu - Lý do COW hiệu quả hơn làm sạch bằng nước: Làm sạch bằng nước chỉ có tác dụng tốt khi các tia nước với lực tác động đủ mạnh để trực tiếp đánh bay các vết bẩn trên bề mặt bên trong bể chứa. Tác dụng làm sạch gần như không có với các thiết bị ở xa như máy bay và các hệ thống có liên quan.

Dầu thô có khả năng tiềm ẩn là “dọn dẹp mớ hỗn độn của chính mình”,nghĩa là phải hòa tan lắng cặn. Quá trình này được hỗ trợ bởi các tính chất Thixotropic của dầu thô,nghĩa là độ nhớt của dầu giảm đáng kể khi bị áp lực trong bơm,đường dây và vòi phun của máy rửa bể. Sự vượt trội của dầu thô so với nước là việc vệ sinh bể là đặc trưng phụ thuộc vào tính chất hòa tan của dầu thô. - Ưu điểm của COW + Giảm khả năng ô nhiễm môi trường từ dầu vẫn còn dư trên máy + Giảm thời gian và chi phí cho việc vệ sinh bể + Nạo vét sạch đường ống + Tăng sản lượng hàng hóa + Giảm ăn mòn của bồn do rửa nước + Thêm thời gian cho công việc bảo trì trên biển - Nhược điểm của COW + Tăng khối lượng công việc của quá trình xả + Kéo dài thời gian xả + Phải trả thêm chí phí nhân công + Chi phí cho các thiết bị COW + Rủi ro an toàn và ô nhiễm tiềm ẩn + Cần nhiều thiết bị yêu cầu cao để bảo trì 8 - Nhược điểm của nước + Tốn thêm thời gian để rửa bể chứa -> tăng chi phí nhiên liệu + Tốn kém,gia tăng ô nhiễm biển từ nước bị ô nhiễm dầu.

+ Tăng ăn mòn + Giảm dung lượng hàng hóa do ko làm sạch được hết cặn Hình 1.1: Bồn dầu công nghiệp trên thực tế Sau một thời gian sử dụng (03~05 năm), lớp cặn đáy dưới bồn dầu có thể lên đến hàng mét. Nếu không làm sạch lớp cặn này sẽ ảnh hưởng đến việc chứa dầu.2: Bồn chứa dầu mô phỏng 2.2 Làm sạch bằng áp lực: Để làm sạch bồn chứa, cần thiết phải lựa chọn vòi phun cho bể cho phù hợp, các yêu cầu về vòi phun thể hiện như sau: + Yêu cầu chiều dài vòi phun + Cường độ làm ướt cần thiết (tốc độ dòng chảy liên quan đến diện tích bề mặt) + Cường độ mẫu 9 + Thời gian làm sạch thực tế cần thiết + Lập trình hoặc không thể lập trình các vòi phun làm sạch bể + Nhiệt độ làm sạch + Khả năng tương thích với các phương tiện vận chuyển - Mức độ sạch cần thiết cho các bồn + Kiểm soát cặn + Nước trắng + Sinh học + Trực quan - Bố trí vòi phun bên trong các thùng Việc bố trí vòi phun trong bể sẽ khác nhau với cấu trúc hình học của bể cần làm sạch. Đối với các bể có cấu trúc bên trong phức tạp,cần một hệ thống vòi phun cầu kì. Sơ đồ bố trí vòi phun được mô phỏng theo hình 1.3 dưới đây: Hình 1.3: Ma trận bố trí vòi phun trong bể cần làm sạch 10 Hình 1.4: Ảnh mô phỏng hình dạng 3D Khi việc thiết kế vòi phun làm sạch nội bộ đã được xác định,hệ thống sẽ cần phải được tổ chức để cung cấp các công thức làm sạch cần thiết và yêu cầu vệ sinh cho công việc làm sạch.

Hệ thống thường được cung cấp trong dạng sau: - Sửa lỗi cài đặt - Xách tay Sử dụng các phương pháp sau đây: - Một lần/ Single pass - Tuần hoàn/ Recirculatory - Giải pháp phục hồi bồn chứa 2.2 Phần cứng làm sạch 2.1 Tổng quan về hệ thống làm sạch Các hệ thống làm sạch về cơ bản đều có cấu trúc chung giống nhau. Trong nghiên cứu này học viên đã sử dụng tham khảo hệ thống làm sạch bồn chứa dầu của hãng Scanjet để làm cơ sở cho thiết kế hệ thống điều khiển của mình. Mô tả chung về hệ thống làm sạch thể hiện trên hình sau: 11 Hình 1.5: Sơ đồ P&ID hệ thống làm sạch bể chứa Scanjet 12 Hệ thống điều khiển cho hệ làm sạch bồn Có hai hệ thống điều khiển: - Hệ thống điều khiển chính - Hệ thống điều khiển nồi hơi Cả hai hệ thống đều dùng điều khiển logic lập trình PLC. Các tính năng cơ bản của PLC: - PLC là các máy tính kĩ thuật số được thiết kế đặc biệt cho điều khiển quá trình công nghiệp - PLC được kiểm soát bằng các chương trình - Các chương trình được viết trên máy tính và nạp vào PLC - Các chương trình trong PLC được lưu trữ trong bộ nhớ PLC - PLC thường sử dụng điện 24V DC - PLC giao tiếp với các thiết bị hiện trường (như động cơ,cảm biến,…) thông qua: o Tín hiệu analog (thường là từ 4-20mA) o Tín hiệu rời rạc- hoặc là ON hoặc là OFF 2.2 Các thành phần của hệ thống làm sạch Skid 1 : Skid Bơm Các bơm skid là trái tim của hệ thống được thiết kế để kiểm soát áp suất,lưu lượng,nhiệt độ của phương tiện truyền thông làm sạch.

Bơm skid bao gồm 4 máy bơm COW (p1-p4) và một nguồn nhiệt CIP (HE-I) để kết nối tới nồi hơi skid. Skid 2 : Skid bồn A Bồn skid A được thiết kế để giữ 5.000 gallons cho phương tiện làm sạch tuần hoàn và 2000 lít của phương pháp làm sạch microemulsion. Bồn skid A bao gồm T1,T3 và bơm hóa chất (p7) Skid 3 : Skid bồn B Được thiết kế để giữ 5.000 gallons cho các phương tiện khác nhautuần hoàn. Skid 4 : Skid phân ly chất rắn Được thiết kế để loại bỏ bất kì chất rắn nặng có thể gặp phải trong hoạt động làm sạch.

13 Skid 5 : Skid tách biệt dầu nước Được thiết kế để loại bỏ dầu từ pha nước có thể có trong các bể chứa.