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

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

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
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
các hoạt động kỹ thuật.
11
TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ
TỔNG 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

tiềm năng cho sản phẩm và quá trình. Những ý tưởng
có thể xuất phát từ các khách hàng tiềm năng, những
người muốn một sản phẩm hay quá trình mới hơn.
 Ý tưởng tốt nhất có thể ban đầu sẽ nhận được nhiều
sự chỉ trích nhất. Tất cả các ý tưởng sẽ được tập
hợp, phân loại, thảo luận và đánh giá cẩn thận.
 Nghiên cứu tài liệu
 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.
15
 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 về những sản phẩm đã sản xuất, thiết
kế là điểm bắt đầu tuyệt vời cho các nghiên cứu tiếp
theo.
 Khi nghiên cứu thiết kế để sản xuất sản phẩm thế hệ
mới (next generation products) hay mở rộng sản xuất,
sẽ có rất nhiều phương án để nâng cấp công nghệ.
 Ví dụ trong chưng cất đã có nhiều thay đổi trong công
nghệ, đặc biệt trong điều kiện chân không, từ đĩa
sang đệm hoạt năng cao.
16
TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ
 Nghiên cứu tài liệu
 Do vậy việc nghiên cứu các tài liệu liên quan đến thiết kế quá
trình là rất quan trọng để thu được các dữ liệu mới nhất, sơ đồ,

bước tiếp theo, các dữ liệu quan trọng cho thiết kế bao gồm: tính chất
nhiệt động học (cân bằng lỏng - hơi), tính cháy, tính độc hại, giá cả,
thông tin liên quan.
 Trong một số trường hợp, một số thực nghiệm ban đầu để thu được
những dữ liệu còn thiếu, không thể ước tính, những nghiên cứu không
xuất phát từ phòng thí nghiệm,…
 Quá trình sản xuất sẽ phụ thuộc vào loại sản phẩm. Để sản xuất các
sản phẩm hóa học cơ bản cần phải có 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,…
19
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 vật liệu, năng lượng, danh
mục thiết bị chính,…
 Cân bằng vật liệu liên quan đến trạng thái
dòng: nhiệt độ, áp suất, pha, lưu lượng, thành
phần và những tính chất khác.
 Cân bằng vật liệu và năng lượng có thể sử
dụng sự trợ giúp của máy tính, các phần
mềm mô phỏng (ASPEN PLUS, HYSYS,
PRO/II, CHEMCAD,…)
20
TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ
 Nghiên cứu quá trình một cách chi tiết sử dụng
phương pháp thuật toán

23
TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ
Bảo vệ môi trường (theo các tiêu chuẩn về
môi trường)
Các vấn đề về môi trường:
 Đốt nhiên liệu hóa thạch cho việc phát điện và
giao thông vận tải
 Chất thải công nghiệp
 Tích tụ sinh học (thuốc diệt cỏ, thuốc trừ sâu,
…)
 Khoáng và kim loại độc hại (chì, thủy ngân,…)
 Cần phải thay thế bằng các vật liệu không
độc, thân thiện môi trường,…
24
TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ
Các vấn đề môi trường trong thiết kế quá
trình:
 Cách thức phản ứng để giảm sản phẩm phụ
độc hại
 Giảm và tái sử dụng chất thải
25
TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ