Giải Pháp Bronkhorst: Tối Ưu Hóa Định Lượng Khí Hóa Lỏng (Liquefied Gas Dosing) Bằng Công Nghệ Coriolis

Giải Pháp Bronkhorst: Tối Ưu Hóa Định Lượng Khí Hóa Lỏng (Liquefied Gas Dosing) Bằng Công Nghệ Coriolis

Trong công nghiệp hóa chất, dược phẩm và thực phẩm, việc định lượng chính xác các loại khí hóa lỏng (như LPG, CO2 lỏng, Ammonia, Propene) luôn là một thách thức lớn về mặt kỹ thuật. Sự thay đổi phức tạp về mật độ, áp suất và trạng thái vật lý (phase transition) của môi chất khiến các thiết bị đo lường truyền thống thường xuyên gặp sai số.

Bronkhorst High-Tech giải quyết triệt để vấn đề này bằng việc ứng dụng công nghệ đo trực tiếp dòng khối lượng (Direct Mass Flow) thông qua dòng sản phẩm mini CORI-FLOW, mang lại độ chính xác và ổn định vượt trội cho quy trình định lượng.

1. Thách thức kỹ thuật khi đo lường khí hóa lỏng

Khí hóa lỏng là chất lỏng có điểm sôi thấp, tồn tại ở dạng lỏng nhờ áp suất cao hoặc nhiệt độ thấp. Đặc tính vật lý này tạo ra các vấn đề khó khăn cho hệ thống đo lường:

• Tính nén được (Compressibility): Không giống như nước hay dầu, khí hóa lỏng có thể thay đổi thể tích đáng kể khi áp suất thay đổi nhẹ. Do đó, các công nghệ đo lưu lượng thể tích (Volumetric flow) sẽ không chính xác.
• Nguy cơ bay hơi (Flashing/Cavitation): Nếu áp suất trong đường ống giảm xuống dưới áp suất bão hòa (vapor pressure), bọt khí sẽ hình thành. Điều này gây ra sai số lớn cho các cảm biến nhiệt (Thermal) hoặc tuabin, đồng thời gây dao động lưu lượng mất kiểm soát.
• Biến đổi nhiệt độ: Mật độ của khí hóa lỏng cực kỳ nhạy cảm với nhiệt độ.

Shutterstock

Explore

2. Giải pháp cốt lõi: Công nghệ Coriolis và Bơm điều khiển

Bronkhorst tiếp cận bài toán này bằng cách loại bỏ sự phụ thuộc vào tính chất vật lý của môi chất. Giải pháp bao gồm sự kết hợp giữa thiết bị đo lưu lượng khối lượng Coriolis và cơ cấu chấp hành (Van hoặc Bơm).

2.1. Tại sao lại là công nghệ Coriolis?

Dòng thiết bị mini CORI-FLOW của Bronkhorst hoạt động dựa trên lực Coriolis.

• Đo khối lượng thực (True Mass Flow): Cảm biến đo trực tiếp số lượng phân tử đi qua, không phụ thuộc vào mật độ, nhiệt độ, độ dẫn điện hay độ nhớt của chất lỏng.
• Xử lý đa pha: Công nghệ Coriolis hiện đại của Bronkhorst có khả năng duy trì đo lường chính xác ngay cả khi xuất hiện một lượng nhỏ bọt khí trong dòng chảy.

2.2. Cơ chế điều khiển (Control Loop)

Hệ thống Liquefied Gas Dosing thường được cấu hình theo 2 dạng chính:

1. Sử dụng Van điều khiển (Control Valve):
   • Áp dụng khi áp suất nguồn cấp đã đủ lớn (cao hơn áp suất quy trình).
   • Thiết bị mini CORI-FLOW tích hợp trực tiếp van điều khiển (loại van C2i hoặc C5i) để tiết lưu dòng chảy, đảm bảo lưu lượng ra đúng theo giá trị cài đặt (Setpoint).
2. Sử dụng Bơm (Pump Control):
   • Áp dụng khi cần tăng áp suất hoặc định lượng lượng nhỏ với độ chính xác cực cao.
   • Bộ điều khiển Coriolis sẽ điều khiển trực tiếp tốc độ vòng quay của bơm bánh răng (Gear pump) hoặc bơm piston, loại bỏ hoàn toàn hiện tượng trễ (hysteresis) của van.

3. Quy trình vận hành & Lưu ý lắp đặt

Để hệ thống hoạt động ổn định, Bronkhorst khuyến nghị sơ đồ lắp đặt như sau:

• Ngăn chặn Flashing: Luôn duy trì áp suất ở phía đầu ra của cảm biến cao hơn áp suất hơi bão hòa của chất lỏng. Điều này thường được thực hiện bằng cách đặt van điều khiển ở phía sau cảm biến đo (downstream control valve).
• Làm sạch hệ thống (Purging): Trước khi vận hành hoặc khi dừng máy, cần có quy trình đuổi khí để tránh hiện tượng đóng băng hoặc tích tụ khí trong đường ống.

4. Ứng dụng thực tế tiêu biểu

4.1. Chiết xuất CO2 siêu tới hạn (Supercritical CO2 Extraction)

Trong ngành dược phẩm và thực phẩm (tách cafein, chiết xuất tinh dầu), CO2 lỏng được bơm ở áp suất cao để chuyển sang trạng thái siêu tới hạn. mini CORI-FLOW giúp kiểm soát chính xác lượng dung môi CO2, đảm bảo hiệu suất trích ly ổn định.

4.2. Phun tạo bọt (Foaming) trong sản xuất nhựa/thực phẩm

Định lượng chính xác khí hóa lỏng (như Butane hoặc CO2) vào máy đùn nhựa (Extruder) để tạo ra các cấu trúc xốp nhẹ. Sai số trong lưu lượng sẽ dẫn đến mật độ bọt không đều, làm hỏng sản phẩm.

4.3. Tổng hợp hóa chất (Chemical Synthesis)

Cấp các chất phản ứng dạng lỏng (như Ethylene Oxide, Propylene Oxide) vào lò phản ứng với tỷ lệ Mol chính xác tuyệt đối để đảm bảo an toàn và hiệu suất phản ứng.

5. Sản phẩm đề xuất (Key Series)

• mini CORI-FLOW™ (M-Series):
  • Dòng sản phẩm chủ lực, thiết kế nhỏ gọn.
  • Dải đo: Từ vài mg/h lên đến 300 kg/h.
  • Độ chính xác: Lên tới ±0.2% Reading.
• CORI-FLOW™ (M-Series công suất lớn): Dành cho các ứng dụng công nghiệp lưu lượng lớn (> 600 kg/h).
• WADose High Pressure Pump System: Giải pháp trọn gói (Plug-and-play) tích hợp sẵn Bơm và Bộ điều khiển Coriolis trong một module duy nhất.

Giải pháp định lượng khí hóa lỏng của Bronkhorst không chỉ là một thiết bị đo, mà là một hệ thống kiểm soát quy trình thông minh. Việc chuyển đổi sang công nghệ Coriolis giúp các nhà máy loại bỏ sai số do biến động môi trường, tiết kiệm nguyên liệu đắt tiền và nâng cao chất lượng sản phẩm cuối cùng.

Liên hệ ngay với đội ngũ kỹ thuật của chúng tôi để được tư vấn tính toán và lựa chọn model phù hợp nhất cho hệ thống của bạn.