Điều Kiện Vùng Nạp Liệu-Đáy Tháp Trong Hệ Thống Chưng Cất Tách Dầu

Tính toán điều kiện vùng nạp liệu-đáy tháp 1 Sơ đồ dòng vùng nạp liệu-đáy tháp

- Va: dòng hơi bay lên từ dầu thô - La: dòng lỏng chảy xuống từ dầu thô - Vo: dòng hơi sinh ra nhờ stripping - Lo: dòng hồi lưu lỏng. Để tìm được nhiệt độ tại đĩa nạp liệu ta dựa vào đường bay hơi Flash của dầu tại vùng đó. Nhiệt độ tại đĩa nạp liệu Ta sẽ là nhiệt độ ứng với độ bay hơi Va % trên đường Flash đó.

Muốn thế cần biết Va và áp suất hơi riêng phần của hơi dầu tại đĩa nạp liệu (biết Va, Vo, Wo, P tại đĩa nạp liệu). Do không thể biết chính xác Vo, Lo nên bài toán chỉ được giải quyết dựa vào những số liệu rút ra từ kinh nghiệm. Kinh nghiệm chỉ ra rằng cần làm bay hơi 3 -5 % thể tích (so với dầu thô) bằng cách stripping lỏng ở đáy tháp.

Thông thường phải làm bay hơi 1 lượng dầu thô vượt quá tổng lượng các phân đoạn distillat (các phân đoạn lấy ra ở phía trên đĩa nạp liệu) một lượng 3 – 5%. Theo đề bài, vùng stripping đáy tháp gồm 6 đĩa ( đĩa 42-48) nên thực tế tháp chưng cất hoạt động theo kiểu gần như không có vùng chưng. Khả năng phân tách ở vùng này không cao, mà ở đó chủ yếu chỉ xảy ra sự phân tách những hợp phần nhẹ nhất xót lại khỏi các dòng lỏng đang chảy xuống.

Trong số 2 dòng La và Lo thì dòng La chứa nhiều các hợp phần nhẹ hơn so với dòng Lo. Nguyên nhân là do dòng La vốn là pha lỏng của dòng dầu thô vừa nạp vào đáy tháp, nó nằm cân bằng Flash với dòng hơi Va, còn dòng Lo là dòng hồi lưu lỏng đã được trao đổi chất khá tốt với dòng hơi trong vùng phía trên đĩa nạp liệu. Như vậy mặc dù dòng La sinh ra tại đĩa nạp liệu còng dòng Lo chảy từ trên xuống qua đĩa nạp liệu nhưng dòng Lo vẫn phải nặng hơn dòng La nhưng không thể nặng hơn AR.

Phương pháp tính Tđ dựa trên cân bằng Entanpy của vùng nạp liệu-đáy tháp.

Tính nhiệt độ tại đĩa lấy LGO

Đường Flash của LGO tại 479 mmHg được xác định bằng cách tịnh tiến đường FRL ở 1 atm xuống phía dưới 16 oC.

Tính nhiệt độ tại đĩa lấy Kerosen

Sử dụng phương pháp cân bằng Entanpy để tính nhiệt độ tại đĩa lấy Kerosen. Đường Flash của Kerosen tại 591 mmHg được xác định bằng cách tịnh tiến đường FRL ở 1 atm xuống phía dưới 13,5 oC.

Tính nhiệt độ tại đỉnh tháp chưng cất

L :dòng hồi lưu lạnh ở đỉnh tháp.Dòng L tiếp xúc với dòng hơi đang bay lên làm ngưng tụ một lượng lỏng R4.Giả sử chúng ta làm việc với dòng L có nhiệt độ là 30oC. Tại đỉnh tháp chưng cất, dòng hơi V4 qua thiết bị làm lạnh E và bình ngưng tụ thì được chia làm 2 dòng là dòng khí nhẹ bay lên ở đỉnh tháp và dòng lỏng chảy ra ở đáy tháp chứa naphtha (đặc trưng cho ở bảng V.1). Đường Flash của Kerosen tại 591 mmHg được xác định bằng cách tịnh tiến đường FRL ở 1 atm xuống phía dưới 14 oC.

Tính cân bằng nhiệt cho toàn tháp

Với sự chênh lệch không lớn, ta coi nhiệt độ lấy các sản phẩm ở các phân đoạn sườn chính bằng nhiệt độ tại đĩa lấy phân đoạn đó. Dựa vào các số liệu đã cho ta lập được bảng cân bằng nhiệt sau : Dòng Nhiệt độ. Lưu ý :tại đỉnh tháp chưng cất, dòng hơi nước đi ra khỏi đỉnh thấp ở 128 oC qua thiết bị làm lạnh ngưng tụ thu dòng nước ngưng ở 30 oC.

Tính toán hồi lưu vòng cho tháp chưng cất

B . TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ CỦA THÁP CHƯNG CẤT KHÍ QUYỂN

• Sắp xếp mặt đĩa
• Gradien mặt lỏng
• Thời gian lưu của chất lỏng trong ống chảy chuyền 1 Ống chảy chuyền trung tâm(3)

Khi đó, dòng chảy của pha lỏng ở 2 đĩa liên tiếp sẽ không giống nhau (do khác nhau bởi độ dài bờ chắn ống chảy chuyền). Điều này dẫn tới sự khác biệt về diện tích vùng đệm giữa 2 đĩa đó.Vì thế để đảm bảo lộ trình dòng lỏng ở vùng đệm luôn đủ lớn, ta cần tăng vùng đó lên so với ở đĩa 1 dòng. Nói cách khác, tỉ lệ diện tích vùng chứa chụp sẽ bé đi.Điều này có ảnh hưởng cả về vấn đề công nghệ cũng như vấn đề kinh tế ;vì vậy cần được tính toán kỹ lưỡng.

Còn khi dòng chảy từ giữa ra 2 bên thì số dãy có thể nhiều hơn, lộ trình dòng lỏng qua vùng đệm sẽ lớn hơn. Hệ thống ống hơi –chụp cũng như sự tồn tại của lớp lỏng trên mặt đĩa tạo ra 1 trở lực đối với dòng hơi đi qua đĩa .Do đó áp suất ở phía trên đĩa phải bé hơn áp suất ở phía dưới đĩa, nghĩa là mỗi đĩa gây ra 1 độ giảm áp suất. Áp suất đĩa bị gây ra bởi lớp chất lỏng trên đĩa, bởi độ giảm áp khi dòng hơi đi qua hệ thống ống hơi-chụp và bởi sức căng bề mặt.

Khe ống chảy chuyền phải đủ nhỏ sao cho mép dưới của tấm chắn phải ngập trong lớp lỏng trên mặt đĩa1khoảng đủ sâu để ngăn không cho dòng hơi từ đĩa dưới chui qua ống chảy chuyền lên đĩa trên. Đồng thời khe ống chảy chuyền phải đủ lớn để tốc độ chảy của dòng lỏng trong ống chảy chuyền ra đĩa dưới là vừa phải ,tránh gây hiện tượng dồn ứ .ngập lụt. Như vậy trong các ống chảy chuyền, thời gian lưu của chất lỏng là không quá bé (> 5s), tránh xảy ra hiện tượng các bóng hơi không kịp thoát hết ra khỏi khối lỏng để bay lên đĩa trên, gây hiện tượng bóng khí ảnh hưởng đến hiệu suất tách và cấu trúc đĩa, tháp.

Hiện tượng ngập lụt (flooding) là hiện tượng tràn ngập chất lỏng trong toàn bộ không gian giữa các đĩa. Khi bị ngập lụt, tháp chưng cất bị tắc dẫn tới ngừng hoạt động và chất lỏng không chảy kịp, hơi không bay lên được. Ngoài ra ,nó còn có thể gây nổ tháp chưng cất do sự tăng áp suất quá mức (dồn ứ, tích tụ quá nhiều pha hơi).

Hiện tượng ngập lụt xảy ra do chất lỏng trong ống chảy chuyền không chảy kịp hoặc do chất lỏng trên mặt đĩa bị lôi cuốn quá dữ dội dưới tác động của dòng hơi bay lên với tốc độ quá lớn. Do tác hại của hiện tượng ngập,lụt chúng ta phải xem xét, đánh giá khả năng không bị ngậpngập lụt. S1l: diện tích lý thuyết của vùng chứa các chụp S1: diện tích thực của vùng chứa các chụp S2l: diện tích của vùng ống chảy chuyền.

S2: diện tích thực của vùng chứa ống chảy chuyền f: đại lượng đánh giá khả năng không bị ngập lụt yêu cầu f < 1,2. Như vậy f < 1,2 nên không có hiện tượng ngập lụt song thiết kế như vậy chưa đạt hiệu quả thật cao vì diện tích vùng chứa chụp và ống chảy chuyền hơi lớn.