t b trao đ i nhi
Bài t p v Thi ậ ề
ế ị
ổ
ệ
t và Tháp ch ng c t ấ
ư
1. Gi i thi u v nguyên li u ớ ệ ề ệ
0C).
2g.
0C, áp su t 18kg/cm ấ
Phân đo n khí thu đ quá trình FCC r t giàu olefin nh etylene, propylene, ạ c t ượ ừ ư ấ 6 thay th cho phân đo n Condensate ( 20- 50 ạ ấ ử nC c n p
nhi ệ ủ t đ đi m sôi c a nguyên ể ệ ớ ệ ộ ể ệ ự butene… Dùng c u t ế t đ T= 40 Nguyên li u đ ệ ộ ệ ượ ạ ở t c a nguyên li u ta tính nhi Đ xác đ nh tr ng thái nhi ệ ạ ị li u v i các c u t đ c tr ng cho thành ph n c a nguyên li u d a trên ph ầ ủ ấ ử ặ Raoult Ki=yi/xi ta tính đ ả ư ả
ủ ng trình ư ươ c k t qu nh b ng sau: ượ ế T = 56oC Ki 2.85 1.08 1.28 0.55 0.44 0.067
oC trong khi đó nguyên li u đ
yi = Ki*xi 0.042750 0.150660 0.618752 0.139535 0.044132 0.000543 0.996372 xi = Zi 0.0150 0.1395 0.4834 0.2537 0.1003 0.0081 1.0000 P = (18 kg/cm2g) C2 C3 C3= iC4 nC4 nC6 T ngổ
ệ ộ ể ệ ộ t đ đi m sôi c a nguyên li u là 56 ồ ạ ủ t đ nâng nhi ệ ượ ạ c n p i c a nguyên li u là l ng quá l nh vì v y ta ậ ạ ỏ t đ đi m sôi ệ t đ c a nguyên lên nhi ệ ể ổ ệ ộ ể ệ ộ ủ ệ ủ oC. Do đó, tr ng thái t n t ạ t b trao đ i nhi ế ị c khi đi vào tháp ch ng c t. V y nhi ậ vào t đ 40 nhi ở s d ng thêm thi ử ụ tr ướ ư ấ
2. Các tiêu chu n k thu t c a quá trình ch ng c t ấ ẩ ỷ ậ ủ ư
3= là 99% vì c u t
oC vì trong nguyên li u t n t ệ ồ ạ ch các ph n ng trùng h p t o polymer gây t c ngh n đ ợ ạ ế đ i nhi ớ ệ ổ tháp nh h n 105 ả ỏ ơ ệ C
Nhi t đ đáy tháp < 105 ệ ộ ả ứ ẽ ườ ắ ả t, chi phí năng l ể ạ ng olefin l n đ h n ớ ng ng, gi m hi u qu trao ả ệ t đ đáy ng l n… do đó trong quá trình mô ph ng ta ch n nhi ệ ộ ọ i hàm l ượ ố ỏ oC đ đ m b o vi c v n hành tháp ch ng c t. ấ ượ ể ả ệ ậ ư ồ ủ ấ ử 3= có giá tr kinh t ế ề cao h n nhi u so v i ớ ơ ị ấ ạ ng propylene đ s n xu t h t ể ả ấ ệ C ồ . ế ng các c u t t Hi u su t thu h i c a C c u t ồ ấ ử 3= đ ấ ử 3. Vi c thu h i c u t polypropylene do đó ph i thu h i tri ẩ ả ồ 4 Hi u su t thu h i C C c đ a qua phân x ưở ả ư ượ ượ ư ệ ể 3= đ đ m b o tính kinh t t đ C ể ả ứ ấ ử ừ 4 đ nế iC ấ đáy so v i phân đo n C ớ s n ph m đáy là 99% t c là l u l ở ả 4 trong nguyên li u là 99%. ạ ệ ệ 1,3BD ở
3. Các b c ti n hành ướ ế
3.1. Xây d ng tháp ch ng c t ấ ự ư
ị ng c a nguyên li u. ệ ủ ư ượ ự ầ ệ 3.1.1. Xác đ nh áp su t làm vi c c a tháp ấ ủ ng. D a vào thành ph n và l u l Xem quá trình phân tách là lý t ưở
Page 1
L p ớ 07H5
oC ta có s đ mô ph ng đ nh và đáy tháp nh sau:
t đ đáy là T = 102 Ch n nhi ọ ệ ộ ơ ồ ư ỏ ỉ
Ta có b ng k t qu mô ph ng đ nh: ả ế ả ỏ ỉ
Ta có b ng k t qu mô ph ng đáy tháp là: ế ả ả ỏ
2g và nhi
oC.
V y ta có áp su t đáy tháp là 17.35 kg/cm ậ ấ ệ ộ t đ bình h i l u là 44.43 ồ ư
3.1.2. Tính toán shortcut
∆P = 5÷15 (mbar) ta ch n ọ ∆P = 10 (mbar). ấ ấ ỉ ấ ấ ổ ổ ng t n th t áp su t trên m i đĩa Thông th ỗ Thông th ∆Pđ = 0.2÷0.6 (bar) ta ch n ọ ∆Pđ = 0.4 (bar). ng t n th t áp su t đ nh là Ta có s đ mô ph ng shortcut nh sau: ỏ ườ ườ ơ ồ ư
Ta có k t qu mô ph ng nh sau: ư ế ả ỏ
Page 3
L p ớ 07H5
Ta có : Rmin = 2.01575.
Nmin = 13.46 (đĩa).
min → Rop = 2*2.01575 = 4.031 do đó Nop = 20 (đĩa).
Ch n Rop = 2*R ọ
B ng cân b ng v t ch t nh sau : ậ ư ả ấ ằ
3.1.3. Mô ph ng tháp ch ng c t ấ ư ỏ
tr ng thái l ng quá l nh ph i nâng nhi t đ lên b ng nhi t đ sôi ả ạ ệ ở ạ ệ ộ ệ ộ ằ ta s d ng 1 thi
ể ư ượ ề t, ỏ t b trao đ i nhi t. ệ ổ ở ể ả ặ ổ t b trao đ i nhi ặ ướ ng qua tháp ợ ả ể ặ ướ ổ c ho c sau thi ế ị tr l c l n n u đ t tr t đ gi ệ ể ữ ở ự ớ ế t b gia nhi t trong thi ệ ế ị ng h p này ta đ t ặ tr ệ ở ườ ả c thì s làm gi m hi u qu ẽ t vì sau đi qua van s t o ra h n h p cân ẽ ạ ệ ợ ỗ
Ta có s đ mô ph ng tháp ch ng c t nh sau : Nguyên li u vào ử ụ ế ị S d ng 1 van giãn n đ gi m áp van này là van đi u khi n l u l ử ụ ch ng c t. Có th đ t tr ấ ư t b trao đ i nhi sau thi ế ị quá trình trao đ i nhi ệ ổ b ng l ng – h i. ơ ỏ ằ ơ ồ ư ư ấ ỏ
Page 5
L p ớ 07H5
Ta có nhi t đ và áp su t đ nh và đáy tháp là ệ ộ ấ ở ỉ
So sánh v i k t qu nghiên c u đi u ki n làm vi c c a tháp lúc đ u: ề ớ ế ứ ệ ầ ả
ệ ủ Ban đ uầ Mô ph ngỏ
T (oC)
P(kg/cm2g) 44.43 102 - 42.65 101.28 17.16 Đ nhỉ Đáy Đ nhỉ
Đáy 17.35 17.34
ả ấ ằ ủ ự ế ề ệ ả ệ ớ ế ệ ậ ể ề ậ ấ ầ ả ỏ ệ
Nhìn vào b ng so sánh k t qu trên ta th y r ng s chênh l ch c a đi u ki n làm ệ vi c ban đ u so v i k t qu mô ph ng là không đáng k . Vì v y ta ch p nh n đi u ki n làm vi c ban đ u c a tháp là đúng. ầ ủ ấ ủ ằ Cân b ng v t ch t c a tháp ậ
Công su t c a Condenser, Reboiler và l u l ng l ng – h i trên m i đĩa ấ ủ ư ượ ỏ ỗ ơ
Page 7
L p ớ 07H5
3.1.4. T i u đi m n p li u ạ ệ ố ư ể
Dùng công c Optimizer đ t i u hóa đi m n p li u ta đ c: ể ố ư ụ ể ệ ạ ượ
Ta nh n th y đi m n p li u v n là đĩa s 9, nh v y đĩa n p li u do shortcut đ ngh ệ ẫ ư ậ ể ệ ề ạ ậ ạ ấ ố ị là đúng.
ế ế ư 3.2. Thi ầ ỏ t là 80%, mô ph ng ta chia tháp ra 2 vùng: ng kính là 2743 (mm). t k tháp ch ng c t ấ Ph n sizing: ta ch n h s ng p l ọ ệ ố ậ ụ đĩa 2 → 8 có đ + Vùng luy n t ườ ệ ừ
ng kính là 3353 (mm). ườ ư ả ả
Đ nh t, s c căng b m t, kh i l ng riêng đĩa 9 → 19 có đ + Vùng ch ng t ừ Ta có các b ng k t qu sau: ế ộ ớ ứ ề ặ ố ượ
Đ ng kính tháp đ ườ ượ c quy chu n lên khi đó đi u ki n làm vi c c a tháp ề ệ ủ ệ ẩ
d dàng h n ơ ễ
Page 9
L p ớ 07H5
L u l ng l ng đi vào vách ch y chuy n ư ượ ỏ ề ả
i ph n rating ta ki m tra l i các thông s : ế ạ ở ầ ể ạ ố
ể ỗ
sizing, ki m tra l Sau khi có k t qu ổ ấ ấ t. ệ ố ậ ụ ứ ả ở T n th t áp su t trên m i đĩa. H s ng p l M c ch t l ng trong ng ch y chuy n. ấ ỏ ề ả ố
2) và T = 143oC v i l u ớ ư
ầ ỹ ề ậ ỏ 3.3. Thi t b trao đ i nhi ố ầ ổ ế ị Ta nh n th y các thông s c n ki m đ u th a mãn yêu c u k thu t. ể t ệ Tra b ng 12.1 Typical Overall Coefficients l a ch n dòng nóng là h i n ậ ấ t k thi ế ế ả ọ ơ ướ c và dòng 2.oC) ổ ệ ố ả ự ằ ớ t là 533 (mm). l nh là Light oil có h s trao đ i nhi ạ ng v i 259÷776 (kcal/ h. m t ươ ổ ủ ố c áp su t th p có P = 3 (kg/cm t t ng n m trong kho ng 300÷900 (W/m ệ ổ 2.oC) ng kính c a ng trao đ i nhi ệ ấ ơ ướ ụ ợ ấ l ượ ng đ ươ Ch n đ ọ ườ Ch n dòng ph tr là h i n ọ ng là 3517 (kmol/h). Mô ph ng ta có các k t qu b m t l p đ t, t n th t áp su t, h s trao đ i nhi ả ề ặ ắ ặ ổ ệ ố ế ấ ấ ỏ ổ ệ t t ng nh sau: ổ ư
Page 11
L p ớ 07H5
2.oC) n m trong kho ng cho
Ki m tra l ể ằ ả i h s trao đ i nhi ạ ệ ố phép, nh v y h s trao đ i nhi ư ậ ệ ố ổ ổ t t ng là 672 (kcal/ h. m ệ ổ t t ng theo d đoán là đúng. ự ệ ổ
3.4. Thi b ng không khí ế ị t b làm l nh ng ng t ạ ư ụ ằ
in = 30oC, Tout = 45oC, l u l
ng không khí là 2930333 (kg/h), ∆P ngố = 0.2÷0.4 Ch n Tọ ư ượ (kg/cm2) Ch n Fins/cm = 1, kho ng cách gi a 2 ng là 80 (mm), chi u r ng gi a 2 ng là 80 ề ộ ữ ữ ả ọ ố ố (mm)
Mô ph ng ta có b ng k t qu : ả ế ả ỏ
-3
2), tr l c c a không khí là 1.2283*10 2) n m trong
2), b m t yêu c u là 1171.338 (m ầ
ấ ở ự ủ ườ ố Ta th y tr l c trên đ ở ự ặ ề ặ ắ ằ (kg/cm2), b m t l p đ t là 1167.506 (m kho ng cho phép nên ta ch p nh n các thông s trên là đúng. ng ng là 0.361 (kg/cm ề ặ ố ả ậ ấ
3.5. Nh n xét và k t lu n ế ậ ậ ớ ệ ấ c s đ công ngh c a phân x ng. ộ ỹ ệ ủ ượ ơ ồ ầ ỏ V i nguyên li u có thành ph n, tính ch t nh đã cho và các ràng bu c k thu t c a ậ ủ ư s n ph m. Qua quá trình mô ph ng ta xây d ng đ ưở ự ả ng nh sau: Ta có s đ công ngh c a phân x ư ệ ủ ẩ ơ ồ ưở
Page 13
L p ớ 07H5
t b có m t trong s đ công ngh trên thì ta có ậ ủ ệ ặ ơ ồ 3 ra kh i phân đo n khí thu ư ạ t k đ ỏ ế ế ượ quá trình FCC đ m b o các tiêu chu n k thu t v n hành. V i các thông s k thu t c a các thi ớ ế ị ố ỹ c phân x th thi ấ ưở ể c t đ ả ượ ừ ng ch ng c t tách phân đo n C ạ ậ ậ ẩ ả ỹ
