Tháp C-05 có chức năng tách metan ra khỏi hỗn hợp, điều kiện làm việc của tháp tại áp suất 33,34 bar đến 33,44 bar, nhiệt độ đáy tháp -16,630C, nhiệt độ đỉnh tháp -46,030C. Tháp có 12 đĩa van bản chất nhƣ tháp hấp thụ, đƣờng kính tháp 2,14 m, thể tích truyền khối trên mỗi đĩa là 2,194 m3, có hai dòng nguyên liệu vào, dòng có thành phần khí lớn là To-C05(2) đi vào phía dƣới đáy tháp và dòng có thành phần lỏng lớn To-C05(1) đi vào đỉnh tháp. Lỏng và khí chuyển động trong tháp tạo nên quá trình chuyển pha. Sản phẩm đỉnh thành phần chủ yếu là các cấu tử nhẹ thành phần chính khí metan, etan đƣợc nén lên áp suất 45 bar làm khí thƣơng phẩm
cung cấp cho nhà máy điện, đạm, và một phần làm nhiên liệu đốt nóng dầu làm chất tải nhiệt cho các quá trình đun nóng. Sản phẩm đáy tháp C-05 đƣa qua van FV-1201 và giảm áp xuống 28 bar trƣớc khi đƣa vào tháp tách C-01 có Reboiler hồi lƣu sản phẩm đáy tháp. Nhiệt cung cấp cho Reboiler là năng lƣợng của dòng dầu nóng đƣợc đun nóng từ bên ngoài bởi Fuel gas trích từ sản phẩm Sale gas của nhà máy. Tháp C-05 hoạt động hiệu quả nhờ các quá trình tăng nhiệt của dòng lỏngvào đỉnh tháp bằng cách tận dụng nhiệt của dòng sản phẩm đỉnh tháp. Ngoài ra dòng khí vào đáy tháp đƣợc giảm áp hiệu quả bởi Expander cũng ảnh hƣởng đến khả năng truyền khối trong tháp.
Hình 3.6. Giao diện mô phỏng tháp C-05
Bảng 3.4. Điều kiện nhiệt độ và áp suất các dòng của tháp C-05
Học viên: Dƣơng Khắc Hồng Trang 52 Lớp: Cao học KTL-HD 2014B Để đảm bảo cho tháp C-05 hoạt động bình thƣờng thì áp suất dòng vào đáy tháp To C-05 (2) phải lớn hơn áp suất dòng vào đỉnh tháp To C-05(1) 20 kpa. Áp suất dòng khí khí vào tháp cũng đƣợc điều chỉnh để đảm bảo áp dòng Sale gas là 45 bar, lúc này phần phía trên tháp C-05 hoạt động nhƣ bình tách lỏng hơi. Trong UNISIM dùng công cụ Adjust để điều chỉnh áp suất dòng khí vào tháp C-05 để có đƣợc áp suất dòng Sale gas nhƣ yêu cầu, sử dụng công cụ Set để điều chỉnh áp suất dòng nguyên liệu vào đáy tháp theo dòng nguyên liệu vào đỉnh tháp. Trong khi đó dòng lỏng ở sản phẩm đáy tháp cũng đƣợc điều chỉnh dòng và áp suất bởi van FV-1201. Vậy tháp C-05 bản chất là một tháp hấp thụ không có sự hỗ trợ bởi Reboiler, quá trình phân tách trong tháp là sự di chuyển các cấu tự nhẹ từ pha lỏng sang pha khí và các cấu tử nặng sẽ di chuyển ngƣợc lại từ pha khí sang pha lỏng. Quá trình phân tách trên phụ thuộc vào bản chất hai pha lỏng khí, nhiệt độ, áp suất…
Hình 3.8. Sự thay đổi áp suất theo vị trí đĩa
Theo đồ thị hình 3.8. Từ đĩa số 2 đến đĩa số 11 tính từ đỉnh tháp thì áp suất tăng dần đều, do trở lực qua các đĩa hầu nhƣ không đổi, tại vị trí nạp liệu đỉnh tháp tới đĩa số 2 thì áp suất có sự thay đổi nhiều và chuyển sang vùng làm việc ổn định. Cũng tƣơng tự tại đĩa nạp liệu đáy tháp áp suất giảm đột ngột từ 34,58 bar xuống 33,44 bar. Vậy do ảnh hƣởng của quá trình dòng sản phẩm đỉnh và đáy tháp đƣợc lấy ra liên tục nên áp suất ở các đĩa trên đỉnh và đáy tháp bị giảm đột ngột. Qua số liệu nhƣ trên cho thấy trở lực trên các đĩa trong tháp rất thấp không ảnh hƣởng nhiều đến quá trình phân tách trong tháp.
Hình 3.9. Sự thay đổi nhiệt độ theo vị trí đĩa tháp C-05
Học viên: Dƣơng Khắc Hồng Trang 54 Lớp: Cao học KTL-HD 2014B
nhanh của metan và etan là các cấu tử nhẹ trên đỉnh tháp làm cho nhiệt độ các đĩa trên đỉnh tháp giảm nhanh so với các đĩa phía dƣới. Từ đĩa số 3 xuống đáy tháp nhiệt độ có sự tăng dần đều theo các đĩa do sự truyền khối giữa pha lỏng và pha khí xảy ra đồng đều trên các đĩa.
Hình 3.10. Sự thay đổi thành phần các cấu tử trong tháp C-05
Theo đồ thị hình 3.10, thành phần các cấu tử chính là metan, etan, propan trong tháp C-05 cũng thay đổi theo vị trí đĩa trong tháp. Thành phần metan và etan trong tháp tăng từ đáy tháp tới đĩa số 3 trên đỉnh tháp, từ vị trí đĩa số 3 lên đỉnh tháp nồng độ metan tăng nhanh và etan lại bị giảm lại lúc này trên các đĩa phía đỉnh tháp chủ yếu xảy ra quá trình bay hơi và ngƣng tự của metan và etan. Ngƣợc lại với metan và etan thì propan là cấu tử nặng trong tháp nên từ đĩa số 11 lên đỉnh tháp thành phần giảm dần, do ảnh hƣởng của quá trình tháo sản phẩm đáy nên thành phần propan tại đáy tháp thấp hơn đĩa số 11 ngay đáy tháp nhƣng không nhiều. Sản phẩm của quá trình tách trong tháp C-05 là sản phẩm đỉnh tháp thành phần chính là metan đƣa tới thiết bị trao đổi nhiệt để tận dụng nhiệt đun nóng cho dòng nguyên liệu vào đỉnh tháp. Qua đồ thị ta thấy quá trình thay đổi nồng độ các cấu tử chính trong tháp không tỷ lệ với nhau do thành phần lƣu lƣợng vào tháp khác nhau nhiều.
Bảng 3.6. Kết quả mô phỏng và thực nghiệm của tháp C-05
STT Thông số Số liệu mô phỏng Số liệu thực nghiệm
1 Nhiệt độ đỉnh tháp -46,09 0C -45,02 0C
2 Nhiệt độ đáy tháp -16,61 0C -15,12 0C
3 Áp suất đỉnh tháp 33,34 bar 33,4 bar
4 Áp suất đáy tháp 33,44 bar 33,4 bar