IV. TÍNH CHẾ ĐỘ CÔNG NGHỆ CỦA THÁP CHƯNG CẤT.

Đồ án chuyên ngành



GVHD: Ks. Dương Khắc Hồng



Chọn số đĩa từ đĩa nạp liệu đến đĩa cuối cùng là 25 đĩa.

IV.2.Tính chế độ công nghệ của tháp.

™ Nhiệt độ vùng nạp liệu :

Trong thực tế quá trình chưng cất có sự mất mát về áp suất và do có dùng hơi nước

xả vào đáy tháp để làm giảm áp suất riêng phần của các cấu tử sản phẩm. Do đó

nhiệt độ tại vùng nạp liệu không phải là nhiệt độ tại điểm cuối của sản phẩm trắng

trên đường cong cân bằng VE mà phải được hiệu chỉnh bởi áp suất riêng phần của

các sản phẩm và được tính theo luật Dalton.

P = Pnl . Y

Trong đó:

Pnl: Áp suất tại vùng nạp liệu

Y: Phần mol của sản phẩm đầu.



Y=



mh+mk+mg

mh+mk+mg+mhn



Với : mh. mk, mg, mhn : phần mol của các sản phẩm dầu và hơi nước.

Thay các giá trị vào ta được:



Y=



637,06+304,73+243,78

=0,7051

637,06+304,73+243,78+495,785



Tại áp suất P=0,7051x1152=812,275 mmHg và nhiệt độ cuối của các sản

phẩm trắng trên đường cong VE (t100% = 316,80C) theo biểu đồ ANZI ta tìm được

nhiệt độ thực tại vùng nạp liệu là Tnl = 3450C

™ Nhiệt độ đáy tháp:

Nhiệt độ tại đáy tháp có thể chọn thấp hơn nhiệt độ tại vùng nạp liệu khoảng 10 ÷

400C.

Chọn nhiệt độ tại đáy tháp là Td = 3300C

™ Nhiệt độ tại đỉnh tháp:

Sản phẩm lấy ra ở dạng lỏng, điểm sôi cuối của nhiên liệu Naphta trên đường cong

VE (t100% = 161,20C).

Giả sử chọn nhiệt độ tại đĩa lấy Naphta là t0 = 1260C.

DH10H2



Trang 43



Đồ án chuyên ngành



GVHD: Ks. Dương Khắc Hồng



Chọn nhiệt độ hồi lưu vào tháp là 300C

Khi đó ta có cân bằng nhiệt lượng mà sản phẩm trắng nhường cho hồi lưu như sau:

∑Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5

Q1 = g1.(Itvv – Itev): Nhiệt dùng làm nguội Naphta.

Q2 = g2.(Itvv – Itev): Nhiệt dùng làm nguội Kerosen.

Q3 = g3.(Itvv – Itel ): Nhiệt dùng làm nguội Gasoil.

Q4 = g4.(Itv1 - Itđáy1): Nhiệt dùng làm nguội Mazut.

Q5 = g5.(Ihnv – Itev): Nhiệt dùng làm nguội hơi nước.

Trong đó:

g1,….,g5: Lượng mỗi sản phẩm và hơi nước tính theo (kg/h).

Q1,…,Q5: Lượng nhiệt các sản phẩm nhường cho hồi lưu (kcal/h).

Itvv, Itev: Entanpi của sản phẩm ở dạng hơi tại nhiệt độ nạp liệu và nhiệt

lấy Gasoil (Kcal/kg).

Itv1, Ite1: Entanpi của sản phẩm ở dạng lỏng tại nhiệt độ nạp liệu và nhiệt

độ lấy Gasoil (Kcal/kg).

Ihnv: Entanpi của hơi nước tại nhiệt độ vào (Kcal/kg).

Như vậy theo giá trị của d và nhiệt độ đã chọn [6, 99], ta tìm được entanpi như sau:

Iv126 (Naphta) = 590,26 Kj/Kg = 140,97 Kcal/Kg

Iv345(Naphta) = 1113,65 Kj/Kg = 265,98 Kcal/Kg

Iv176(Kerosen) = 359,76 Kj/Kg = 94,75 Kcal/Kg

Iv345(Kerosen) = 663,45 Kj/Kg = 158,46 Kcal/Kg

Iv360(Gasoil) = 1082,87 Kj/Kg = 258,63 Kcal/Kg

I1280(Gasoil) = 663,45 Kj/Kg



= 158,46 Kcal/Kg



Iv126(Hơi nước) = 2715,76 Kj/Kg = 650,97 Kcal/Kg

Iv345(Hơi nước) = 3167 Kj/Kg



= 756,39 Kcal/Kg



I1345(Mazut) = 844,43 Kj/Kg



= 201,68 Kcal/Kg



I1330(Mazut) = 795,74 Kj/Kg



= 190,05 Kcal/Kg



Thay các giá trị vào biểu thức tính Q ta được:

Q1 = 52,239.103.(265,98 - 140,97) = 6530397,39

Q2 = 30,473.103.(262,83 – 94,75)



(Kcal/h)



= 5121901,84



(Kcal/h)



Q3 = 60,945.103.(258,63 – 158,46) = 6104860,65



(Kcal/h)



DH10H2



Trang 44



Đồ án chuyên ngành



GVHD: Ks. Dương Khắc Hồng



Q4 = 178,48.103.(210,68 – 190,05) = 3682042,4



(Kcal/h)



Q5 = 8,924.103.(756,39 – 650,97) = 940768,08



(Kcal/h)



Tổng nhiệt lượng nhường cho hồi lưu:

Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5

= 6530397,39

22379970,36



+ 5121901,84 + 6104860,65 + 3682042,4 + 940768,08 =



(Kcal/h)



Số mol của hồi lưu được xác định theo công thức



m=



Q

L.M



Trong đó:

M: Phân tử trọng của hồi lưu.

Q: Lượng nhiệt mà hồi lưu cần thu.

L: Ẩn nhiệt của hồi lưu.

L = Iv126 – I130

Với : I130(Naphta) = 14,38



Kcal/Kg



L = 140,79 – 14,38 = 126,59 Kcal/kg



m=



22379970, 36

= 2155,99

126,59.82



Kmol/h



Áp suất phần hơi:



P=Pnaphta .



m + mnaphta

m+∑ mH.N+mnaphta



`



P=912 .



2155,99+637,06

=774,518

2155,99+495,785+637,06



(mmHg)



Từ áp suất phần hơi P và t0 trên đồ thị AZNI ta tìm được nhiệt độ tạo đĩa lấy Naphta là T= 1280C.

Như vậy giá trị nhiệt độ tìm được là 1280C so với nhiệt độ giả thiết là 1260C có sai số là 20C,

khoảng sai số này là chấp nhận được, vậy nhiệt độ thực tại đĩa lấy Naphta là Tnaphta = 1280C.

™ Nhiệt độ tại đĩa lấy Kerosen.



DH10H2



Trang 45



Đồ án chuyên ngành



GVHD: Ks. Dương Khắc Hồng



Sản phẩm lấy ra ở dạng lỏng, điểm sôi cuối của nhiên liệu Kerosen trên đường cong VE (t100% =

1820C). Giả sử chọn nhiệt độ tại đĩa lấy Kerosen là t = 1760C.

Khi đó cân bằng nhiệt lượng mà sản phẩm nhường cho hồi lưu như sau:



∑Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5

Q1 = g1.(Itvv – Itev): Nhiệt dùng làm nguội Naphta.

Q2 = g2.(Itvv – Itev): Nhiệt dùng làm nguội Kerosen.

Q3 = g3.(Itvv – Itev ): Nhiệt dùng làm nguội Gasoil.

Q4 = g4.(Itvv - Itev): Nhiệt dùng làm nguội Mazut.

Q5 = g5.(Itvv – Itev): Nhiệt dùng làm nguội hơi nước.

Trong đó:

g1,….,g5: Lượng mỗi sản phẩm và hơi nước tính theo (kg/h).

Q1,…,Q5: Lượng nhiệt các sản phẩm nhường cho hồi lưu (kcal/h).

Itvv, Itev: Entanpi của sản phẩm ở dạng hơi tại nhiệt độ nạp liệu và nhiệt

lấy Kerosen (Kcal/kg).

Itv1, Ite1: Entanpi của sản phẩm ở dạng lỏng tại nhiệt độ nạp liệu và nhiệt

độ lấy Kerosen (Kcal/kg).

Ihnv: Entanpi của hơi nước tại nhiệt độ vào (Kcal/kg).

Như vậy theo giá trị của d và nhiệt độ đã chọn [ 6, 99 ], ta tìm được entanpi như

sau:

Iv176(Naphta) = 692,92 Kj/Kg = 165,49 Kcal/Kg

Iv360(Naphta) = 1113,65 Kj/Kg = 265,98 Kcal/Kg

I1176(Kerosen) = 359,76 Kj/Kg = 94,57 Kcal/Kg

Iv360(Kerosen) = 1100,47 Kj/Kg = 262,83 Kcal/Kg

Iv360(Gasoil) = 1082,87 Kj/Kg = 258,63 Kcal/Kg

I1280(Gasoil) = 663,45 Kj/Kg = 158,46 Kcal/Kg

Iv360(Hơi nước) = 3267 Kj/Kg = 756,39 Kcal/Kg

Iv176(Hơi nước) = 2828,6 Kj/Kg = 675,57 Kcal/Kg

I1360(Mazut) = 844,43 Kj/Kg = 201,68 Kcal/Kg

I1330(Mazut) = 795,74 Kj/Kg = 190,05 Kcal/Kg

Thay các giá trị vào biểu thức tính Q ta được:

Q1 = 52,239.103.(265,98 – 165,49) = 5249497,11 Kcal/Kg



DH10H2



Trang 46



Đồ án chuyên ngành



GVHD: Ks. Dương Khắc Hồng



Q2 = 30,473.103.(262,83 – 94,57) = 5127386,98



Kcal/Kg



Q3 = 60,945.103.(258,63 – 158,46) = 6104860,45



Kcal/Kg



Q4 = 178,48.103.(201,68 – 190,05) = 2075722,4



Kcal/Kg



Q5 = 8,924.103.(756,30 – 675,57) = 720434,52



Kcal/Kg



Tổng nhiệt lượng nhường cho hồi lưu:

Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5

= 5249497,11 + 5127386,98 + 6104860,45 + 2075722,4 + 720434,52

=19279901,46



(Kcal/Kg)



Số mol của hồi lưu được xác định theo công thức:



m=



Q

L.M



Trong đó:

M: Phân tử trọng của hồi lưu.

Q: Lượng nhiệt mà hồi lưu cần thu.

L: ẩn nhiệt của hồi lưu

Với : L = Iv176 – I1176

I1176(Kerosen) = 163,33 Kcal/Kg

=> L = 163,33 – 94,57 = 68,63 Kcal/Kg



m=



Q

19277901, 46

=

= 2808,96 (Kmol/h)

L.M

68,38.100



=>

Áp suất phần hơi:



P = PKerosen .



P = 992 .



m + m Kerosen

m + ∑ mH . N + m Kerosen



2808,96 + 304,73

= 855, 742 (mmHg)

2808,96 + 495, 785 + 304,73



Từ áp suất phần hơi P và t 0 trên đồ thị AZNI ta tìm được nhiệt độ tại đĩa lấy

Kerosen là T= 1780C

DH10H2



Trang 47



Đồ án chuyên ngành



GVHD: Ks. Dương Khắc Hồng



Như vậy giá trị nhiệt độ tìm được là 178 0C so với nhiệt độ giả thiết là 176 0C có sai

số là 20C, khoảng sai số này chấp nhận được, vậy nhiệt độ thực tại đĩa lấy Kerosen

là TKer = 1780C.

IV.3.Tính chỉ số hồi lưu đỉnh tháp:

Ta có:



R=



m

mnaphta



=



2155,99

=3,384

637,06



Lượng hồi lưu = 82.2155,99 = 176791,18 (Kg/h)

V. TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG.

Phương trình cân bằng nhiệt lượng:

Qv = Qr

Qv = QK,X + QKe + QGa + QC

Tính Qv:

Qv = Qng.l = Gv.Iv = 808,4575.103.224,25.4,186 = 758907544,1 (Kj/Kg)

(Iv: tính theo phương pháp trung bình)

QK,X = GX,K.IK,X = 122,07.103.144,9.4,186 = 74041729,4 (Kj/Kg)

QKe = GKe.IKe = 122,376.103.98,795.4,186 = 50609313,15 (Kj/Kg)

QGa = GGa.IGa = 120,46.103.158,46.4,186 = 79902751,44 (Kj/Kg)

Theo phương trìn cân bằng vật liệu:

758907544,1 = 74041729,4 + 50609313,15 + 79902751,44 + QC

=> QC = 554353750,112 (Kj/Kg)

Bảng : Kết quả tính cân bằng nhiệt lượng cho tháp chưng cất



Nhiệt vào

Dòng

Nguyên liệu

Nhiệt ra

QK,X

QKe

DH10H2



Kj/h

758907544,1

74041729,4

50609313,15

Trang 48



Đồ án chuyên ngành



GVHD: Ks. Dương Khắc Hồng



QGa

QC

∑



79902751,44

554353750,112

758907544,1



VI. TÍNH KÍCH THƯỚC CỦA THÁP CHƯNG CẤT:

VI.1.Tính đường kính tháp:

Đường kính của tháp chưng cất được xác định theo công thức (theo chế độ hơi).



D=



4.S

(m)

π



Với:



Vmaxchophep=C.



d1

-1(m)

d2



Trong đó:

V: Lưu lượng hơi lớn nhất, m2/s.

Vmax cho phép: Tốc độ chuyển động lớn nhất cho phép của hơi, m/s.

d1:Tỷ trọng của sản phẩm ở trạng thái lỏng.

dv: Tỷ trọng của sản phẩm ở trạng thái hơi.

C: Hằng số tra theo đồ thị hình số 46

Như vậy để xác định được đường kính của tháp ta lần lượt xác định các đại lượng

có liên quan.

Chọn khoangt cách giữa 2 đĩa là 0,75m (750mm) và có độ đóng thủy lực là 2,5.

Theo biểu đồ, ta tìm được hệ số C = 0,06.

Mặt khác ta có d1 = 0,68.

Tỷ trọng của Naphta ở trạng thái hơi được xác định theo công thức:



dv=



P.M

R.T



Trong đó:

.M



: Phân tử trọng trung bình.



DH10H2



Trang 49