Tính chiều cao toàn tháp

Từ công thức trang( 38, 39), [13] ta có :

Tháp tách Etan có 2 phần nên ta chọn khoảng cách giữa các mâm như sau:

Phần luyện:

Từ mâm số 1 đến mâm số 14 khoảng cách giữa 2 mâm là 610 mmm Khoảng cách từ đỉnh tháp đến mâm số 1 là: 1000 + 650 = 1650 mm Nên chiều cao phần luyện là: Hl = (14-1).(610+0,03) + 1650 = 9580 mm

Phần chưng:

Từ mâm số 15 đến mâm số 32 khoảng cách giữa 2 mâm là 610 mmm Khoảng cách từ đáy tháp đến mâm số 32 là: 2500 + 650 = 3150 mm Nên chiều cao phần chưng là: Hc = (18-1).610 + 3150 = 13520 mm

Với bề dày mỗi mâm là 3mm nên ta có bề dày của 32 mâm là : 3.32= 96mm. Khoảng cách giữa hai mâm của phần chưng và phần luyện là : 1220 mm

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng TàuChuyên ngành Hoá dầu 100 SVTH: Hoàng Trung Kiên

Vậy chiều cao toàn tháp là : H = 9580 + 13520 + 1220 + 96 = 24416 mm . Chọn chều cao : H = 25m.

6.8. Đường kính các ống dẫn trong tháp

6.8.1. Đường kính ống dẫn nguyên liệu vào

Ta có: Khối lượng phân tử của nguyên liệu: Mnl = 40,7405 Kg/Kmol. Khối lượng riêng của nguyên liệu : F = 476 Kg/m3.

Lưu lượng mol vào F= 2508 Kmol/h

Lưu lượng khối lượng G = F.Mnl = 2508.40,7405 = 102177,174 Kg/h. Vậy đường kính ống dẫn nguyên liệu vào:

Trong đó:

V: lưu lượng nguyên liệu vào.

Dựa vào hình ( II.6) trang 369, [1] ta chọn

Chọn  = 3 m/s

Vậy đường kính ống dẫn sản phẩm nguyên liệu vào dvào = 200 mm.

6.8.2. Đường kính ống dẫn sản phẩm đỉnh

Ta có: Khối lượng phân tử của nguyên liệu: Mđỉnh = 30,0448 Kg/Kmol. Khối lượng riêng của nguyên liệu: v2 = 35 Kg/m3

Lưu lượng mol ra V2 = 2567 Kmol/h.

Lưu lượng khối lượng G = V2.Mđỉnh = 2567.30,0448 = 77125,0016 Kg/h. Vậy đường kính ống dẫn sản phẩm đỉnh:

Trong đó:

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng TàuChuyên ngành Hoá dầu 101 SVTH: Hoàng Trung Kiên

Dựa vào hình ( II.6) trang 369, [1] ta chọn

Chọn  = 10 m/s

Vậy đường kính ống dẫn sản phẩm đỉnh chọn dđỉnh = 300 mm

6.8.3. Đường kính ống dẫn sản phẩm đáy

Ta có: Khối lượng phân tử của sản phẩm đáy : Mđáy= 51,6031 Kg/Kmol. Khối lượng riêng của nguyên liệu: L31 = 450 Kg/m3

Lưu lượng mol vào L31= 3501 Kmol/h (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Lưu lượng khối lượng G = L31.Mđáy = 3501.51,6031 = 180662,4531 Kg/h. Vậy đường kính ống dẫn sản phẩm đáy:

Trong đó:

V: lưu lượng nguyên liệu vào (m3/s)

Dựa vào hình ( II.6) trang 369, [1] ta chọn

Chọn  = 3 m/s

Vậy đường kính ống dẫn sản phẩm đáy chọn dđáy = 250 mm

6.8.4. Đường kính ống dẫn sản phẩm hồi lưu đỉnh

Ta có: Khối lượng phân tử của sản phẩm đỉnh: Mhlđ = 30,0448 Kg/Kmol. Khối lượng riêng của nguyên liệu: L1 = 429 Kg/m3

Lưu lượng mol vào L1 = 1302 Kmol/h

Lưu lượng khối lượng G = L1.Mhlđ = 1302.30,0448 = 39118,3296 Kg/h. Vậy đường kính ống dẫn sản phẩm hồi lưu đỉnh:

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng TàuChuyên ngành Hoá dầu 102 SVTH: Hoàng Trung Kiên

V: lưu lượng nguyên liệu vào (m3/s)

Dựa vào hình ( II.6) trang 369, [1] ta chọn

Chọn  = 3 m/s

Vậy đường kính ống dẫn sản phẩm hồi lưu đỉnh tháp là dhlđ = 150 mm

6.8.5. Đường kính ống dẫn sản phẩm hồi lưu đáy

Ta có: Khối lượng phân tử của nguyên liệu: Mhlđ = 51,6031 Kg/Kmol. Khối lượng riêng của nguyên liệu: : V32 = 47,86 Kg/m3 Lưu lượng mol vào V32 = 2257 Kmol/h

Lưu lượng khối lượng G = V32.Mhlđ = 2257.51,6031 = 116468,1967 Kg/h. Vậy đường kính ống dẫn sản phẩm hồi lưu đáy:

Trong đó:

V: lưu lượng nguyên liệu vào (m3/h)

Dựa vào hình ( II.6) trang 369, [1] ta chọn

Chọn  = 10 m/s

Vậy đường kính ống dẫn sản phẩm hồi lưu đáy tháp là dhlđ = 300 mm 6.9. TÍNH BỀ DÀY THÂN, ĐỈNH, ĐÁY THÁP.

Từ công thức (5.1) trang 95, [11] ta có:

Bề dày thân tháp hình trụ là việc ở áp suất trong P được xác định theo công thức:

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng TàuChuyên ngành Hoá dầu 103 SVTH: Hoàng Trung Kiên

Từ công thức (5.9) trang 95, [11] ta có

Bề dày thực của thân tháp : S = S’ + C Trong đó:

DT: đường kính trong của tháp, DT = 2,00 m

: Hệ số bền mối hàn của thiết bị. Chọn C : Hệ số bổ sung do ăn mòn và dung sai về chiều dày P : Áp suất trong thiết bị (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Từ công thức ( 1.1) trang 10, [11] ta có:

P = Ptb+Pt

Với: Pt: Áp suất thủy tĩnh của cột chất lỏng được xác định theo công thức Pt = g..H

H: Chiều cao cột chất lỏng, H = 25 m ( Khi tháp hoạt động bất thường) g: Gia tốc trọng trường, g = 9,81m/s2

: Khối lượng riêng của chất lỏng, kg/m3

Suy ra Pt = 440.25.9,81=0,1079.106(N/m2)

 Vậy áp suất trong thiết bị là

P = 1,9.106+0,1079.106 = 2,0079.106(N/m2)

Từ công thức ( XIII.1) trang 355, [2] ta có:

Ứng suất cho phép kéo của thép CT3 trong giới hạn bền là: k

k b [ ] = n    : Hệ số hiệu chỉnh, =1

Theo bảng (XII.4) trang 309 ,[2] ta có:

Ứng suất kéo cho phép khi kéo của thép CT3 là k = 380.106 N/mm2. Hệ số an toàn theo giới hạn bền, nb =2,6

Vậy ta có:

Từ công thức (XIII.2) trang 355 ,[2] ta có:

Ứng suất cho phép kéo giới hạn chảy: c c c [ ] = n    : Hệ số hiệu chỉnh,  = 0,9

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng TàuChuyên ngành Hoá dầu 104 SVTH: Hoàng Trung Kiên

Theo bảng (XIII.3) trang 356 ,[2] ta có:

Ứng suất kéo cho phép chảy của thép CT3 là c = 240.106 N/mm2. Hệ số an toàn theo giới hạn bền, nc = 1,5

Vậy ta có:

Các hệ số bổ sung cho bề dày tháp:

C = C1+ C2+ C3 Trong đó:

C1: Đại lượng bổ sung do ăn mòn ở môi trường làm việc , C1=10-3 C2: Đại lượng bổ sung do ăn mòn ở môi trường không khí, C2=0 C3: Đại lượng bổ sung dung sai, C3 = 0,8.10-3 m ( Bảng XIII.9),364, [2].

Suy ra: C = (1+ 0 + 0,8).10-3 = 1,8. 10-3 m

 Bề dày của thân tháp là

Bổ sung thêm 2 mm cho S. Qui chuẩn S = 19 mm

Kiểm tra ứng suất thành tháp theo áp suất thử ( dùng nước) gây ra xác định theo công thức:

Từ công thức (XIII.26) trang 365, [2] ta có:

Ta thấy

Kiểm tra ứng suất của đáy tháp, đỉnh tháp theo áp suất thủy lực bằng công thức: Trong đó: DT: 1,8 m P0: 2,5.106 N/m2 S: 17 mm K: 0,74 hb: 650 mm = 0,65 m Ta thấy (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Vậy bề dày thân tháp, đáy tháp và đỉnh tháp là: S = 19 mm 6.10. Tính toán thiết kế mâm van

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng TàuChuyên ngành Hoá dầu 105 SVTH: Hoàng Trung Kiên

Dựa vào bảng (4.8) trang 127 ,[12] ta chọn được các thông số của van như sau:

o Đường kính lỗ hơi: dhơi = 38,9 mm.

o Đường kính van: dvan = 47,6 mm.

o Bề dày van: van = 3 mm.

o Số dòng chảy trên đĩa: Chọn 2.

o Khoảng cách giữa hai đĩa: d = 610 mm.

o Kiểu sắp xếp van: Bố trí van theo hình lục giác đều.

o Chiều cao gờ chảy tràn: hgờ = 50mm.

o Diện tích bán nguyệt bằng 20% diện tích mâm.

o Mâm được làm bằng thép không gỉ X18H10T.

6.10.1. Tính chiếu dài gờ chảy tràn.

Ta có: Squạt - SΔ = Sbán nguyệt Với Sbán nguyệt = 20%.Smâm = 2

2 2 , 0 R   2 2 2 2 % 20 2 cos 2 sin 2 1 . 2 2 R R R       0 32 , 93 627 , 1 2 . 0 sin          rad Vậy chiều dài gờ chảy tràn là Lgờ = 1380 mm.

Hình 6.3. Cấu tạo gờ chảy tràn L.

6.10.2. Tính số đĩa trên mâm.

Số lỗ trên 1 mâm: Gọi a là số hình lục giác. Áp dụng công thức V.139, trang 48, [2]: N = 3a(a – 1) +1 Giải phương trình bậc a = 8 Vậy số lỗ trên mâm :N = 99 lỗ.

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng TàuChuyên ngành Hoá dầu 106 SVTH: Hoàng Trung Kiên

Hình 6.4. Bố trí van trên mâm.

CHƯƠNG 7

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Trên cơ sở các tính toán mô phỏng nêu trên đề xuất sơ đồ công nghệ tối ưu để sản xuất Etan từ khí NCS2 là phương án 3 do có tổng mức tiêu hao năng lượng thấp nhất: Phương án làm lạnh sâu để tách Etan từ nguồn nguyên liệu khí NCS2 ngày từ đầu kết hợp với tháp hấp thụ Demethanizer có máy nén khí tuần hoàn do có tổng mức tiêu hao năng lượng thấp hơn. Với phương án này hiệu suất thu hồi Etan (80%), tương ứng với sản lượng Etan thu được vào khoảng 913 tấn/ngày, tương đương với 310420 tấn/năm (thời gian hoạt động liên tục của nhà máy là 340 ngày/năm). Lượng Etan này hoàn toàn đáp ứng theo nhu cầu của Nhà máy Sản xuất Olefin (mức tối thiểu phải đạt 200.000 tấn/năm, mức tiêu thu tối đa có thể lện đến 300.000 tấn/năm).

- Về mặt chất lượng sản phẩm: Đảm bảo được độ tinh khiết theo yêu cầu của Nhà máy sản xuất Olefin (tối thiểu đạt 96%) và hàm lượng các tạp chất Metan, Propan không vượt quá 2 % mol.

- Với phương án nêu trên cần duy trì áp suất đầu vào nhà máy khoảng 85 barg, áp suất qua hệ thống giảm áp bằng van tiết lưu và Turbo Expander khoảng 24 barg, nhiệt độ làm lạnh khí nguyên liệu đầu vào sau chu trình làm lạnh bằng Propan vào khoảng – 9.6OC. Các thông số vận hành khác cần duy trì như đề xuất tại mục 5.5 tài liệu này.

- Để chủ động trong quá trình vừa vận hành vừa đấu nối an toàn cho nhà

máy khi lắp đặt cụm tách Etan vào năm 2017 cần có giải pháp thực hiện bằng cách chuẩn bị sẵn các điểm đầu nối có đầu chờ và van cô lập ngay từ giai đoạn lắp đặt cụm thiết bị tách LPG.