Thiết bị chưng cất SHORTCUT

I. Giới thiệu chung: Thiết bị chưng cất tính toán nhanh được sử dụng trong thiết kế sơ bộ để xác định số bậc cần thiết đối với một sự phân tách cho trước. Việc tính toán dựa trên quy trình cổ điển Fenske – Gilliland – Underwood được làm thích ứng để xử lý các bộ ngưng tụ 1 phần hay toàn phần. Các phần mở rộng được phát triển trong một số phần mềm mô phỏng để thiết kế sơ bộ tháp phức tạp hơn, như tháp chưng cất dầu mỡ hay tháp chân không. Nên sử dụng các mô hình tính toán nhanh trong các giai đoạn đầu của tính toán flowsheeting để hội tụ các dòng hoàn lưu một cách dễ dàng hơn, bởi vì các thông số sẽ luôn luôn được thỏa mãn, ngay cả khi việc định kích thước có vấn đề. ProII có phương pháp tính toán chưng cất bằng shortcut để xác định trạng thái làm việc của tháp như phân tách cấu tử, số mâm tối thiểu, và tỉ số hồi lưu tối thiểu. Phương pháp shortcut giả thiết rằng độ bay hơi trung bình có thể được xác định. Phương pháp Fenske được sử dụng cho tính toán hiệu suất và số lượng mâm tối thiểu. Tỉ số hồi lưu tối thiểu được xác định bằng phương pháp Underwood. Phương pháp Gilliland được sử dụng để tính toán số lượng mâm lí thuyêt cần thiết và lượng hồi lưu thực tế và năng suất của bình ngưng và nồi đun để thiết lập tỉ lệ hồi lưu thực tế. Cuối cùng, phương pháp Kirkbride được sử dụng để xác định vị trí nhập liệu tối ưu. Mô hình chưng cất bằng shortcut là một công cụ hữu dụng cho việc thiết kế sơ bộ những đồ án thực tế. Phương pháp shortcut có nhược điểm là không hoạt động đối với một số hệ. Đối với hệ thống không lí tưởng, phương pháp shortcut có thể đưa ra nhiều giá trị không chính xác, hoặc không có kết quả. Đặc biệt, đối với những cột mà có sự liên hệ với những chất dễ bay hơi, có độ bay hơi cao thì phương pháp shortcut sẽ cho ra các kết quả xấu từ cả 2 dạng đó. Phương pháp Fenske và Underwood thừa nhận rằng một độ bay hơi trung bình có thể được sử dụng để tính toán cho mỗi cấu tử. Các chế độ làm việc của thiết bị ngưng tụ có thể chọn sao cho phù hợp:  Partial: ngưng tụ 1 phần  Mixed: ngưng tụ hỗn hợp  Bubble Temperature: ngưng tụ ở nhiệt độ sôi (chọn)  Subcooled, Fixed Temperature: nhiệt độ quá lạnh  Subcooled, Fixed Temperature Drop: độ giảm nhiệt độ quá lạnh II. Phương pháp tính toán:  Phương pháp Fenske: Độ bay hơi giữa các cấu tử i và j trên mỗi mâm trong tháp thì cân bằng với tỉ lệ của giá trị K tại mâm đó, tức là: Trong đó: y: phần mole trong pha hơi. x: phần mole trong pha lỏng. i, j : biểu thị cho cấu tử i và j tương ứng. N: mâm thứ N. Đối với những thay đổi nhỏ suốt cột chưng cất, độ bay hơi có thể được xác định. Như là một giá trị trung bình cho sản phẩm đỉnh và đáy: Số mâm lí thuyết tối thiểu của được xác định: Trong đó: B, D tượng trưng cho đáy và đỉnh.  Phương pháp Underwood: Những giá trị của độ bay hơi tương đối của các cấu tử nhập liệu xác định những cấu tử là cấu tử nặng và nhẹ. Nồng độ của cấu tử nhẹ trong nhập liệu thừong được xem như cấu tử dễ bay hơi. Đối với nhập liệu, nơi mà một vài cấu tử được tìm thấy với nồng độ rất nhỏ, cấu tử nhẹ là cấu tử được tìm hiểu tại những nổng độ quan trọng. cấu tử nặng cũng tương tữ được hiểu là cấu tử ít bay hơi nhất, hoặc là cấu tử ít bay hơi nhất tại những nồng độ đáng chú ý. Độ bay hơi tương đối của mỗi cấu tử có thể được nói rõ trong những điều kiện của sự bay hơi của cấu tử nặng, tức là: Trong đó: j : tượng trưng cho một vài cấu tử, và hk tượng trưng cho cấu tử nặng. αj=1: cấu tử khóa αj>1:cấu tử nhẹ hơn cấu tử khóa αj