II. 2.2 ỏp suất của thỏp chưng
V.1.1. Thỏp chưng cất
1. Nguyờn liệu vào thỏp
2. Bể chứa
3. Hồi lưu vào thỏp
4. Thiết bị ngưng tụ và làm lạnh 5. Thõn thỏp chưng cất
6. Cỏc đĩa
7. Thiết bị đun sụi 8. Bể chứa cặn
9. Bể chứa sản phẩm đỉnh.
Nguyờn lý làm việc: Cơ sở của quỏ trỡnh tinh luyện là sự trao đổi chất nhiều lần về cả hai phớa giữa pha lỏng và pha hơi chuyển động ngược chiều nhau. Quỏ trỡnh này được thực hiện trong thỏp(cột ) tinh luyện. Để đảm bạ tiếp xỳc hoàn thiện hơn giữa pha hơi và pha lỏng trong thỏp được trang bị cỏc”Đĩa hay Đệm” . Độ phõn chia một hỗn hợp cỏc cấu tử trong thỏp phụ thuộc vào số lần tiếp xỳc giữa cỏc pha( số đĩa lý thuyết) vào lượng hồi lưu ở mỗi đĩa và hồi lưu ở đỉnh thỏp.
Hỡnh 14. Sơ đồ nguyờn lý làm việc của thỏp chưng cất.
V.1.2. Thỏp đệm. 1 2 3 Khớ Lỏng Khớ 4 5 Lỏng 1. Thõn thỏp 2. Bộ phận phõn phối chất 3. Lớp đệm lỏng hồi lưu 4. Bộ phận phõn phối hơi. 5. Vũngđệm cú tấm chắn Hỡnh 11: Loại thỏp đệm
Trong thỏp đệm người ta bố trớ cỏc ngăn co chứa đệm với hỡnh dạng khỏc nhau như hỡnh vành khuyờn, hỡnh trụ. Cỏc đệm trong thỏp là cỏc vũng bằng gốm, để tăng bề mặt tiếp xỳc tron vũng gốm njngườta làm bằng cỏc tấm chắn, người ta xếp đệm trờn cỏc đĩa cú hai loại lỗ khỏc nhau. Cỏc lỗ nhỏ (ở phớa dưới) để chất lỏng chảy vào và lỗ lớn (ở phớa trờn) để cho hơi đi qua.
- Ưu điểm: Cỏc ngăn cú chứa đệm cú hỡnh dạng là hỡnh trụ cú tấm chắn để tăng bề mặt tiếp xỳc giữa pha hơi và pha lỏng.
- Nhược điểm: Quỏ trỡnh tiếp xỳc giữa pha hơi và pha lỏng khụng tốt, khụng đồng đều ở toàn bộ đệm theo tiết diện ngang của thỏp. Nhưng nếu đường kớnh thỏp nhỏ hơn 1 m, thỡ loại thỏp đệm cũng cú hiệu quả tương đương như cỏc loại thỏp đĩa khỏc. Vỡ vậy loại thỏp đệm hay được dựng trong dõy chuyờn cú cụng suất thấp.
V.1.3. Thỏp đĩa chụp.
1- Tấm
2- ống chảy truyền 3- Chụp
4- ống nhỏnh
5- Lỗ chụp cho hơi qua 6- Khụng gian biờn 7- Tấm chắn để giữ nước chất lỏng trờn đĩa 8- Thành thỏp. Hỡnh 12 2 3 1 6 5 4 7 8
Đĩa hỡnh chúp là cỏc đĩa kim loại mà trong đú cấu tạo cú nhiều lỗ để cho hơi đi qua. Theo chu vi cỏc lỗ người ta bố trớ ống nhỏnh cú độ cao xỏc định gọi là cốc. Phớa trờn cỏc ống nhỏnh là cỏc chụp cú vựng khụng gian cho hơi đi qua, đi từ đĩa dưới lờn đĩa trờn.
Nguyờn lý cấu tạo đĩa chụp:
Mức chất lỏng ở cỏc đĩa được giữ nhờ tấm chắn theo ống chảy chuyền cho xuống đĩa dưới. Cú rất nhiều loại đĩa chụp nhưng được dựng phổ biến là đĩa chụp mỏng, đĩa chụp hỡnh chữ S, đĩa chụp hỡnh trũn, đĩa chụp hỡnh xupap.
Đĩa chụp hỡnh mỏng cú cấu tạo đơn giản và rất vệ sinh. Loại này cú nhược điểm là diện tớch sủi bọt bộ (chỉ khoảng 30% diện tớch của đĩa), điều đú làm tăng tốc độ hơi và tăng sự cuốn chất lỏng đi.
Đĩa chụp hỡnh chữ S khỏc với đĩa hỡnh mỏng. Đĩa chụp hỡnh chữ S chất lỏng chuyển động theo phương của cỏc chụp, cũn mỗi chụp của đĩa là lũng mỏng cỏc đĩa.
Đĩa hỡnh chữ S dựng cho cỏc thỏp làm việc ở ỏp suất khụng lớn (như ỏp suất khớ quyển). Cụng suất của cỏc đĩa cao, cao hơn cỏc đĩa lũng mỏng là 20%.
Đĩa chụp Supap loại này cú hiệu quả làm việc rất tốt, khi mà tải trọng thay đổi theo hơi và chất lỏng và loại này phõn chia rất triệt để. Đĩa supap khỏc với cỏc đĩa khỏc là làm việc trong chế độ thay đổi và cú đặc tớnh động học. Sự hoạt động của van phụ thuộc vào trọng tải của hơi từ dưới lờn trờn, hay chất lỏng từ trờn xuống.
V.1.4. Thỏp đĩa sàng:
Loại này rất thớch hợp cho chưng cất cặn hay sản phẩm cú độ nhớt cao. Lớp chất lỏng một cú chiều cao khoảng 25 30mm giữ ở trờn cỏc đĩa, hơi qua cỏc lỗ sàng và làm sủi bọt qua lớp chất lỏng trờn đĩa mà dư thỡ chảy chuyền xuống phớa dưới.
Loại đĩa này yờu cầu chế độ khụng đổi, vỡ rằng như khi giảm hiệu suất thiết bị sẽ làm giảm sự gặp nhau giữa dũng hơi và dũng lỏng và chất lỏng đi hết xuống dưới làm cho đĩa trơ ra, khi tăng cụng suất thỡ làm tăng dũng hơi gặp nhau, và lượng hơi lớn. Cấu tử nặng đi ra khỏi chất lỏng làm phỏ vỡ cõn bằng trong thỏp và làm giảm sự phõn chia trong thỏp.
Loại đĩa này cú cấu ttạo phức tạp làm tiờu hao vật liệu kim loại lớn. Nừu đường kớnh của đĩa lớn thỡ tải trọng lớn dần đến cấu tạo phải cú giỏ đỡ. Tuy nhiờn loại đĩa này làm việc chắc chắn, cú thể ỏp dụng được cho bất kỳ loại dung dịch nào. Hỡnh 20. 1. Lớp chất lỏng 2. Cỏc lỗ sàng 3. ống chảy chuyền Hỡnh 13: Đĩa sàng V.2. Lũ đốt.
Lũ đốt là nguồn cung cấp nhiệt quan trọng.
Phổ biến nhất là loại lũ đốt vỏ bọc thộp với vật liệu cỏch nhiệt trong cụng nghiệp lọc hoỏ dầu lũ đốt được sử dụng rất phổ biến.
V.2.1. Phõn loại lũ đốt.
1
2 3
- Loại lưới.
- Loại đường và trụ - Loại hộp cao.
Kiểu phõn loại này được dựa trờn bề ngoài phần bức xạ của lũ chỳng được thể hiện qua tờn gọi.
V.2.1.2. Phõn loại theo mục đớch sử dụng.
a. Phõn loại theo mục đớch sử dụng cho nhiều mục đớch khỏc nhau như đốt, sấy lũ, phản ứng hay cracking tuỳ theo yờu cầu của quỏ trỡnh.
b Cú cỏc loại lũ sau:
- Lũ đốt truyền nhiệt cho chất lỏng để tạo ra sự biến đổi nhiệt độ. Loại này dựng để truyền nhiệt cho chất lỏng tới nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ của chỳng.
- Lũ đốt truyền nhiệt cho chất lỏng trong ống để tạo ra sự biến đổi pha của chất lỏng. Chất lỏng được bay hơi từng phần hoặc bay hơi hoàn toàn và sau đú ra khỏi lũ ở dạng hơi. Loại lũ này sử dụng vàoloại cấp nhiệt cho chất lỏng trước khi vào thỏp chưng, thỏp tỏch và cỏc thiết bị cạnh sườn.
c. Loại lũ được sử dụng cho cỏc thiết bị phản ứng cỏc quỏ trỡnh như reforming và cracking . Tiờu biểu của dạng này là dạng lũ đốt để tỏch H2S do dầu FO và những loại nhiờn liệu khỏc. Tờt cả cỏc loại lũ này cú đặc điểm chung là làm việc dưới ỏp suất cao nhưng nhiệt độ lại khụng cao lắm. Một số loại là sử dụng trực tiếp như thiết bị tỏch H2S cho dầu FO, ỏp suất 150 kg/cm2.
d. Lũ sử dụng để đốt núng khớ: Vớ dụ tiờu biểu là những thiết bị phản ứng cho việc thực hiện hydro hoỏ xăng nhẹ và thiết bị reforming. Ngoài ra lũ đốt núng bằng hơi nước quỏ nhiệt đốt núng khụng khớ cựng thuộc loại này.
e. Lũ đốt gia nhiệt cho phản ứng cracking ở bờn trong ống. Tiờu biểu của cụng nghệ cracking. Trong lũ này ỏp suất thấp nhưng nhiệt độ cao. Một
số loại craking nhiệt để sản xuất etylen, nhiệt độ sản phẩm cú khi cao tới 8400C. Vỡ vậy cần phải chi phớ để nõng cao chất lượng của loại vật liệu.
f. Loại lũ mà trong đú cú chứa chất xỳc tỏc. Loại lũ này được sử dụng cho phản ứng refoming xỳc tỏc.
Vớ dụ: Tiờu biểu cho loại lũ này là lũ refoming sử dụng cho sản xuất xăng, khớ hydrụ.
V.2.2. Cấu trỳc của lũ ống.
Lũ ống cấu tạo gồm 5 phần.
a. Phần bức xạ nhiệt: Là phần quan trọng của lũ đốt và cũn gọi là buồng đốt, ở đõy nhiờn liệu được đốt chỏy trực tiếp để tạo ra ngọn lửa, phần bức xạ nhệit độ cao nhất so với cỏc p hần khỏc của lũ. Vỡ vậy phải quan tõm tới cấu trỳc cơ khớ và vật liệu phần bức xạ.
b. Phần đối lưu: Thường đặt trờn phần bức xạ ở phần này sẽ hấp phụ nhiệt của khớ chỏy toả ra từ vựng đốt bằng đối lưu nhiệt, phần này là một hệ thống ống sắp đặt một cỏch khộp kớn.
c. Phần thu hồi nhiệt: ở đõy sẽ thu hồi từ khớ chỏy toả ra từ phần đối lưu. Nhiệt thu hồi cú thể quay trở lại tuần hoàn cho lũ đốt hoặc sử dụng vào mục đớch khỏc.
d. Phần đốt chỏy: Đõy là bộ phận phỏt nhiệt, nú là phần quan trọng của lũ đốt. Điều quan trọng là tạo ra ngọn lửa và điều chỉnh sao cho ngọn lửa tiếp xỳc với những ống đốt và làm cho nhiờn liệu chỏy hoàn toàn, quan tõm đến khoảng cỏch giữa cỏc ống đốt và ngọn lửa để sự truyền nhiệt hiệu quả và đều đặn.
e. Phần thụng giú: Thiết bị phần thụng giú đúng vai trũ quan trọng, nú dẫn khớ chỏy vào buồng đốt và thải khớ ra ngoài lũ đốt. Hệ thống thụng giú cú
bị như quạt giú sẽ tạo ra sự đối lưu. Nhỡn chung hệ thống thụng giú tự nhiờn sử dụng ống khúi được sử dụng rộng rói vỡ nú làm mất ỏp suất đỏng kể, hệ thống của lũ khi sử dụng hệ thống này phức tạp, cú thờm hệ thống thu hồi nhiệt thừa và quạt hỳt giú.