IV.1.Tính áp suất của tháp.
Áp suất tại đỉnh tháp:
Do có sự mất mát áp suất trên các đường ống dẫn nên áp suất tại đỉnh tháp thường nhỏ hơn so với áp suất tại các tháp tách, thường khoảng 20%.
Chọn áp suất tại đỉnh tháp là 760 mmHg. Vậy áp suất tại đỉnh tháp tách là:
d 20.760
P =760+ =912(mmHg)
100
Pd = 912 (mmHg)
Áp suất tại đỉnh lấy Kerosen:
Trong điều kiện chưng cất lọc theo chiều cao của tháp đi từ trên xuống dưới áp suất tăng qua mỗi đĩa trong khoảng từ 5÷8 mmHg.
Chọn áp suất thay đổi qua mỗi đĩa là 8 mmHg.
Chọn số đĩa từ đĩa lấy Naphta đến đĩa lấy Kersen là 10 đĩa. Khi đó áp suất tại đĩa lấy Kerosen là:
Pker = 912 + 8.10 =992 (mmHg) Pker = 992 (mmHg) Áp suất tại đĩa lấy Gasoil:
Chọn số đĩa từ đĩa lấy Kerosen đến đĩa lấy Gasoil là 10 đĩa. Pgas = 992 + 8.10 = 1072 (mmHg) Pgas = 1072 (mmHg) Áp suất tại cùng nạp liệu:
Chọn số đĩa từ đĩa lấy Gasoil đến đĩa nập liệu là 10 đĩa. Pnl = 1072 + 8.10 = 1152 (mmHg)
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.
h k g
h k g hn
m +m +mY= Y=
m +m +m +m
Với : mh. mk, mg, mhn : phần mol của các sản phẩm dầu và hơi nước. Thay các giá trị vào ta được:
637,06+304,73+243,78
Y= =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).
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: Iv 126 (Naphta) = 590,26 Kj/Kg = 140,97 Kcal/Kg Iv 345(Naphta) = 1113,65 Kj/Kg = 265,98 Kcal/Kg Iv 176(Kerosen) = 359,76 Kj/Kg = 94,75 Kcal/Kg Iv 345(Kerosen) = 663,45 Kj/Kg = 158,46 Kcal/Kg Iv 360(Gasoil) = 1082,87 Kj/Kg = 258,63 Kcal/Kg I1 280(Gasoil) = 663,45 Kj/Kg = 158,46 Kcal/Kg Iv
126(Hơi nước) = 2715,76 Kj/Kg = 650,97 Kcal/Kg Iv
345(Hơi nước) = 3167 Kj/Kg = 756,39 Kcal/Kg I1
345(Mazut) = 844,43 Kj/Kg = 201,68 Kcal/Kg I1
330(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 (Kcal/h) Q2 = 30,473.103.(262,83 – 94,75) = 5121901,84 (Kcal/h) Q3 = 60,945.103.(258,63 – 158,46) = 6104860,65 (Kcal/h)
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 + 5121901,84 + 6104860,65 + 3682042,4 + 940768,08 = 22379970,36 (Kcal/h)
Số mol của hồi lưu được xác định theo công thức
. Q m 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 = Iv 126 – I1 30 Với : I1 30(Naphta) = 14,38 Kcal/Kg L = 140,79 – 14,38 = 126,59 Kcal/kg 2155,99 Kmol/h 126,59.8 2237997 2 0,36 m= = Áp suất phần hơi: ` H.N naphta naphta naphta m + m P=P . m+∑m +m 2155,99+637,06 P=912 . =774,518 (mmHg) 2155,99+495,785+637,06
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.
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: Iv 176(Naphta) = 692,92 Kj/Kg = 165,49 Kcal/Kg Iv 360(Naphta) = 1113,65 Kj/Kg = 265,98 Kcal/Kg I1 176(Kerosen) = 359,76 Kj/Kg = 94,57 Kcal/Kg Iv 360(Kerosen) = 1100,47 Kj/Kg = 262,83 Kcal/Kg Iv 360(Gasoil) = 1082,87 Kj/Kg = 258,63 Kcal/Kg I1 280(Gasoil) = 663,45 Kj/Kg = 158,46 Kcal/Kg Iv
360(Hơi nước) = 3267 Kj/Kg = 756,39 Kcal/Kg Iv
176(Hơi nước) = 2828,6 Kj/Kg = 675,57 Kcal/Kg I1
360(Mazut) = 844,43 Kj/Kg = 201,68 Kcal/Kg I1
330(Mazut) = 795,74 Kj/Kg = 190,05 Kcal/Kg Thay các giá trị vào biểu thức tính Q ta được:
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:
. Q m 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 = Iv 176 – I1 176 I1 176(Kerosen) = 163,33 Kcal/Kg => L = 163,33 – 94,57 = 68,63 Kcal/Kg => 19277901, 46 2808,96 (Kmol/h) . 68,38.100 Q m L M = = = Áp suất phần hơi: . m + m . m H N Kerosen Kerosen Kerosen P P m m = +∑ + 2808,96 + 304,73 992 . 855,742 (mmHg) 2808,96 495,785 304,73 P = = + +
Từ áp suất phần hơi P và t0 trên đồ thị AZNI ta tìm được nhiệt độ tại đĩa lấy Kerosen là T= 1780C
Như vậy giá trị nhiệt độ tìm được là 1780C so với nhiệt độ giả thiết là 1760C 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:
naphta
m 2155,99
R= = =3,384
m 637,06
Lượng hồi lưu = 82.2155,99 = 176791,18 (Kg/h)