I. TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT VAØ NĂNG LƯỢNG TRONG QUÁ TRÌNH CHƯNG CẤT:
4.Tính toán cho khu vực đỉnh tháp:
Sau khi ngưng tụ kerosene, phần hơi ∑S1 bốc lên đỉnh tháp chỉ còn xăng nặng và hơi nước, ngoài ra còn có một phần nhỏ kerosene và một phần xăng nhẹ nhưng không đáng kể.
Lượng hơi nước bốc lên đỉnh tháp sẽ là tổng hợp lượng hơi nước đã được sục vào tháp
∑H2O = VH2O + (H2O)1
= 0,16+ 0,75 = 0,91 T/h
Ta giả thuyết nhiệt độ đỉnh tháp là 1300C, chọn nhiệt độ hoàn lưu ngoại là 500C. Như vậy trong tháp, dòng hoàn lưu ngoại Rc sẽ lấy đi lượng nhiệt của dòng hoàn lưu nội ngưng tụ để hoá hơi hoàn toàn lên đỉnh tháp. Dòng hoàn lưu nội Ro bao gồm các cấu tử nặng sẽ ngưng tụ ở mâm 1 và chảy xuống, trao đổi nhiệt với dòng hơi rồi lại bốc lên lại.
Sơ đồ hoạt động của phần đỉnh tháp như sau:
Vt+Vf+VH2O Ro R1 So+Ro+H2O Qc Rc xăng nặngï S1 V1 Nước
Xét bao hình phần luyện của đỉnh: tính từ mâm trích kerosene cho đến mâm thứ 2.
Tổng hàm lượng xăng đi lên là
∑So = 28,224 T/h
Sử dụng giản đồ quan hệ enthanpy và nhiệt độ, tỷ trọng, áp suất ta có được bảng cân bằng sau cho phần luyện ở đỉnh
Vào T/h Kcal/kg Kcal/h.103 Kj/h.103
∑S1 41,9429 175 7340,01 R1 17,54 169 2964,26 Ro Ro 80 80Ro V1 0,765 170 130,05 ∑H2O 0,91 695 632,45 Tổng +Ro 11066,77 +80Ro Ra T/h Kcal/kg Kcal/h.103 Kj/h.103 ∑So 28.224 145 4092,48 Ro Ro 145 145Ro S1+R1 33,23 105 3489,15 ∑H2O 0,91 670 609,7 Tổng +Ro 8191,33
+145Ro
Từ bảng cân bằng ta xác định được lượng hoàn lưu nội Ro theo phương trình cân bằng năng lượng:
11066,77+ 80Ro = 8191,33 + 145Ro
⇒Ro = 44,24 T/h
Tính lượng hồi lưu ngoại Rc: theo lý thuyết, lượng hồi lưu ngoại khi nhập vào sẽ nhận nhiệt lượng mà dòng hồi lưu nội ngưng tụ giải phóng để hoá hơi hoàn toàn lên đỉnh. Như vậy ta sẽ có được cân bằng nhiệt giữa dòng hồi lưu nội và hồi lưu ngoại.
Số liệu enthalpy của dòng hồi lưu nội Ro và dòng hồi lưu ngoại Rc được xác định ở điều kiện hoạt động của chúng: 1320C, 1,068atm và 500C, 1,068atm
Phương trình cân bằng:
44,24(145-80) = Rc(145-30)
⇒ Rc = 25,01 T/h
vậy lượng hơi ra khỏi đỉnh tháp (chỉ tính riêng hơi dầu) là:
∑So + Rc = 28,224 + 25,01 = 53,234 T/h hay = 443,62 Kmol/h Lượng hơi nước thoát lên đỉnh là:
∑H2O = 0,91 T/h = 50,56 Kmol/h
Kiểm tra lại điều kiện làm việc của tháp: sử dụng phương pháp J.W.Packie, ta có áp suất riêng phần dầu ở đỉnh là:
= 0,96 atm
Áp suất toàn phần ở đỉnh là 0,96 atm
Để kiểm tra nhiệt độ đỉnh tháp ta vẽ lại đường cong TBP tương ứng với phân đoạn xăng nặng. Chuyển đổi từ đường cong TBP sang đường cong EFV ở 1atm. Vị trí 100% là nhiệt độ điểm sương của xăng nặng. Sử dụng đường cong EFV và biểu đồ Cox ta có nhiệt độ điểm sương của nó ở 0,96 atm là 1350C. ta thấy nhiệt độ này sai lệch sao với giả thuyết ban đầu không lớn lắm, nên ta có thể chấp nhận được. Tính toán cân bằng nhiệt cho thiết bị ngưng tụ của tháp 2:
Thiết bị ngưng tụ ở đây sẽ lấy lượng nhiệ mà sản phẩm đỉnh thoát ra ngưng tụ và giảm nhiệt độ xuống còn 500C. Ta sử dụng thiết bị dạng ống chùm, sử dụng nước để giải nhiệt. Nhiệt độ của nước tăng từ 200C lên 450C
Quá trình cân bằng nhiệt lượng được cho trong bảng: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Thành phần T/h H(Kcal/kg) ∆H (Kcal/kg) Kcal/h.103 Kj/h.103 Vào Ra xăng nặng 28.224 145 30 115 3245,76 Rc 25,01 145 30 115 2876,15 ∑H2O 0,91 670 60 610 555,1 Q 6677,01
Từ bảng ta có nhiệt lượng cần lấy ra ở thiết bị ngưng tụ là: Qc = 6677,01 Kcal/h
Lượng nước cần thiết để giải nhiệt: QH2O = 6677,01/(40-20) = 333,85 T/h
hay = 333,85 m3/h