Công nghệ xử lý khí - Phần 13

Chia sẻ: Nguyễn Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:58

Thêm vào BST

Báo xấu

121
lượt xem 25
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Khí được làm khô với mục đích tách hơi nước ra khỏi khí gas để tránh hiện tượng có nước tự do xuất hiện trong hệ thống (nứơc là nguồn gốc của hiện tượng hydrates và ăn mòn) và tạo ra cho khí có nhiệt độ điểm sương theo nước thấp hơn so với nhiệt độ cực tiểu mà tại đó khí được vận chuyển hay chế biến.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Công nghệ xử lý khí - Phần 13

PHAÀN 13 LAØM KHOÂ KHÍ BAÈNG GLYCOL Khí ñöôïc laøm khoâ vôùi muïc ñích taùch hôi nöôùc ra khoûi khí gas ñeå traùnh hieän töôïng coù nöôùc töï do xuaát hieän trong heä thoáng (nöùôc laø nguoàn goác cuûa hieän töôïng hydrates vaø aên moøn) vaø taïo ra cho khí coù nhieät ñoä ñieåm söông theo nöôùc thaáp hôn so vôùi nhieät ñoä cöïc tieåu maø taïi ñoù khí ñöôïc vaän chuyeån hay cheá bieán. Trong coâng nghieäp caùc phöông phaùp laøm khoâ khí sau ñaây thöôøng ñöôïc söû duïng: haáp thuï baèng caùc chaát loûng huùt aåm nhö diethylene glycol (DEG), triethylene glycol (TEG), monoethylene glycol (MEG), tetraethylene glycol (TREG), haáp thuï hôi nöôùc baèng caùc taùc nhaân saáy raén hoaït tính, ngöng tuï aåm do neùn, hoaëc (vaø) laøm laïnh khí. Vôùi öu ñieåm cuûa TEG coù ñoä huùt aåm cao, taïo ñöôïc ñieåm söông cho khí sau laøm khoâ khaù cao o (-47 C) . khi taùi sinh deã daøng thu ñöôïc dung dòch coù noàng ñoä khoái löôïng cao treân 99% neân noù ñöôïc duøng trong haàu heát caùc heä thoáng laøm khoâ khí. Sô ñoà coâng ngheä tieâu bieåu cho cuïm laøm khoâ khí nhö sau: Prepared by Haø quoác Vieät pro Eng gas comp platform page 144
Hình 13.1: Sô ñoà coâng ngheä heä thoáng laøm khoâ khí baèng glycol NOÀNG ÑOÄ TOÁI THIEÅU CUÛA GLYCOL SAÏCH: Noàng ñoä cuûa glycol saïch laø yeáu toá aûnh höôûng maïnh nhaát ñeán ñieåm söông cuûa khí gas noù cao hôn ngay caû khi baïn taêng löu löôïng tuaàn hoaøn glycol. Trong thaùp tieáp xuùc (contactor) glycol saïch chæ tieáp xuùc vôùi khí gas taïi maâm treân cuøng coøn ôû caùc maâm döôùi noàng ñoä glycol ñaõ giaûm ñi do ñaõ haáp thuï nöôùc do ñoù trong thaùp tieáp xuùc ñieåm söông thöïc teá cuûa khí ñaõ laøm khoâ seõ cao hôn töø 8 o C ñeán 12oC so vôùi ñieåm söông caân baèng. Thoâng thöôøng laøm khoâ khí baèng glycol ñöôïc thöïc hieän ñeán ñieåm söông khoâng thaáp hôn –25 oC ñeán –35oC. Muoán laøm khoâ trieät ñeå thì caàn dung dòch glycol coù ñoä saïch caøng cao. Ñeå choïn noàng ñoä yeâu caàu cuûa glycol saïch ñeå ñaït ñöôïc nhieät ñoä ñieåm söông yeâu caàu cuûa khí gas sau laøm khoâ ta coù ñoà thò 13.2 Hình 13.2: Ñoà thò tra noàng ñoä glycol saïch yeâu caàu Giaû söû nhieät ñoä ñieåm söông sau khi laøm khoâ khí gas laø –5 oC nhieät ñoä thaùp tieáp xuùc laø 46 oC ñeå ñaït ñöôïc caùc yeàu nhieät ñoä ñieåm söông naøy trong khi tra ñoà thò ta laáy giaûm nhieät ñoä ñieåm söông xuoáng theâm 10 oC vaäy khi ñoù nhieät ñoä ñieåm söông laø –15 oC. Toïa ñoä cuûa ñieåm söông caân baèng – 15oC vaø nhieät ñoä thaùp tieáp xuùc 46oC rôi vaøo ñöôøng noàng ñoä glycol saïch laø 99.5%. ñaây chính laø noàng ñoä glycol saïch yeâu caàu . Ñöôøng noàng ñoä ñöùt ñoaïn öùng vôùi noàng ñoä 98.5% ñaây laø giôùi haïn cuûa noàng ñoä glycol coù theå taùi sinh ôû 204 oC aùp suaát bình taùi sinh laø aùp suaát ñieàu kieän tieâu chuaån. Khi muoán ñaït noàng ñoä glycol sau khi taùi sinh lôùn hôn thì phaûi ñöôïc taùi sinh trong ñieàu kieän aùp suaát chaân khoâng (beù hôn 101 Kpa) hoaëc (vaø)ø coù söï tham gia cuûa khí stripping gas. Cöù giaûm ñi 1 kpa trong bình taùi sinh thì noàng ñoä phaàn traêm khoái löôïng glycol saïch taêng theâm 0.014% Khí stripping gas naøy phaûi laø khí saïch noù ñöôïc ñöa vaøo thieát bò taùi sinh vôùi muïc ñích laø laøm giaûm aùp suaát hôi nöôùc treân beà maët dung dòch, thuùc ñaåy söï boác hôi nöôùc ra khoûi dung dòch . Trong thieát bò taùi sinh glycol nhieät ñoä ñöôïc duy trì trong khoaûng 190 oC -204 oC neáu ôû 206.7 oC thì TEG seõ bò phaân huyû. Neáu ôû bình taùi sinh coù aùp suaát thaáp 10 ->13 Prepared by Haø quoác Vieät pro Eng gas comp platform page 145
kpa thì döôùi caùc ñieàu kieän veà nhieät ñoä vaø aùp suaát nhö vaäy ta coù theå thu ñöôïc glycol saïch coù noàng ñoä khoái löôïng côõ 99.5% Nhieät ñoä giôùi haïn treân trong thaùp tieáp xuùc ñöôïc xaùc ñònh baèng söï tieâu hao cho pheùp cuûa glycol do bay hôi vaø trong thöïc teá nhieät ñoä naøy vaøo khoaûng 38 oC . Coøn giôùi haïn döôùi phuï thuoäc vaøo söï giaûm khaû naêng huùt aåm cuûa glycol gaây ra bôûi söï taêng ñoä nhôùt cuûa glycol nhieät ñoä cöïc tieåu naøy vaøo khoaûng 10 oC Trong haàu heát caùc heä thoáng laøm khoâ khí baèng glycol löu löôïng glycol tuaàn hoaøn vaøo khoaûng 15-40 lites TEG cho 1 kg H2O taùch ra, ñaây laø daûi giaù trò ñöôïc cho laø coù kinh teá nhaát Ñeå tính toaùn löu löôïng glycol tuaàn hoaøn ta theo caùc böôùc sau ñaây: 1. Töø nhieät ñoä ñieåm söông yeâu caàu cuûa khí gas sau khi laøm khoâ tröø tieáp ñi khoaûng 10oC vaø nhieät ñoä thaùp tieáp xuùc ta tra ra noàng ñoä Xgl (%) yeâu caàu qua ñoà thò 13.2 2. Tính löôïng nöôùc baõo hoaø cuûa khí gas khi vaøo thaùp tieáp xuùc W_inlet (kg/106 std m3) 3. Tính löôïng nöôùc baõo hoaø cuûa khí gas khi ra khoûi thaùp tieáp xuùc W_outlet (kg/106 std m3) Böôùc 2 & 3 tra ñoà thò hình 4.1 4. Tính tæ soá (W_inlet - W_outlet)/ W_inlet sau ñoù coù soá taàng lyù thuyeát cuûa contactor N tra caùc ñoà thò 13.5 ñeán 13.9 ta coù löu löôïng tuaàn hoaøn cuûa TEG (m3 TEG/kg H2O) 5. Density cuûa TEG = 1.12kg/liter 6. Ñeå tra löu löôïng stripping gas ta duøng ñoà thò 13.3 Hình 13.3 : Ñoà thò tra löu löôïng khí stripping cho still column Ví duï baøi toaùn: Heä thoáng laøm khoâ khí cho doøng khí 3x106 std m3 /d, γ=0,6, aùp suaát 12500kpa vaø 40oC, nhieät ñoä ñieåm söông yeâu caàu –5 oC contactor coù soá maâm lí thuyeát N=1.5. Tính toaùn noàng ñoä toái thieåu cuûa glycol saïch vaø löu löôïng tuaàn hoaøn Prepared by Haø quoác Vieät pro Eng gas comp platform page 146
Ñeå ñaït ñöôïc nhieät ñoä ñieåm söông caân baèng laø -5 oC thì trong tính toaùn ta phaûi laáy nhieät ñoä ñieåm söông tính toaùn thaáp ñi theâm 10 oC khi ñoù nhieät ñoä ñieåm söông tính toaùn laø -15oC. Tra ñoà thò 13.2 öùng vôùi nhieät ñoä ñieåm söông -15 oC vaø nhieät ñoä bình contactor 40 oC ta tra ra noàng ñoä glycol saïch yeâu caàu laø Xgl = 99.2% Löôïng nöôùc baõo hoaø cuûa khí gas khi vaøo contactor (12500kpa, 40 oC) tra ñoà thò 4.1 W_inlet: 700kg nöôùc /1 trieäu m3 khí gas Löôïng nöôùc baõo hoaø cuûa khí gas khi ra contactor (12500kpa, -5 oC) tra ñoà thò 4.1 W_outlet: 60kg nöôùc /1 trieäu m3 khí gas (W_inlet - W_outlet)/ W_inlet = (700-60)/700) = 0,914 tra hình 13.6 ra löu löôïng TEG tuaàn hoaøn laø 0,031 m3TEG/kg H2O löôïng nöôùc taùch ra töø doøng khí laø 3x(700-60)/24 = 80kg/h vaäy löôïng TEG saïch tuaàn hoaøn laø 31(liter)x80 = 2480 lit/h Ñeå tra löu löôïng stripping gas ta duøng ñoà thò 13.3 tra ñöôïc 1 std m3 stripping gas/ m3 TEG x 2,48 = 2,48 std m3/h Tính toaùn kích côõ contactor: Vaän toác cho pheùp cuûa khí gas khi qua contactor: v= Ks[(ρL -ρg)/ρg]0,5 Ks = 0,055m/s neáu contactor duøng bublecaps = 0,09->0,105 contactor duøng structured packing ρL khoái löôïng rieâng pha loûng vôùi heä TEG-H2O thì = 1120kg/m3 ρg khoái löôïng rieâng pha khí ôû ñieàu kieän contactor kg/m3 rieâng ñoái vôùi contactor duøng structured packing thì coù theå duøng v= 3/(ρg)0,5 khi ñoù ñöôøng kính toái thieåu cuûa contactor laø d = [4qact/(πv)]0,5 d: ñöôøng kính contactor (m) qact löu löôïng khí thöïc teá (m3/s) löu yù: qact = m/ρg qact = qstd PstdTactZact/(86400PactTstd) m (kg/s) löu löôïng khoái löôïng doøng khí gas qstd (std m3/d) löu löôïng theå tích doøng khí Ví duï: TEG vaøo contactor ñeå laøm khoâ doøng khí gas 1x106 std m3/d ôû 40oC, 7000kpa, heä soá neùn cuûa khí laø z=0,85, Mw = 19 tính kích côõ contactor duøng bublecaps, structured packing Giaûi: ρg = 7000x19/(0,85x8,314x313) = 60 kg/m3 v= Ks[(ρL -ρg)/ρg]0,5 contactor duøng bublecaps v= 0,055[(1120-60)60]0,5 = 0,23 m/s (Ks = 0,055m/s neáu contactor duøng bublecaps) qact = qstd PstdTactZact/(86400PactTstd) = 1000000x101x313x0.85/(86400x7000x288)=0.154m3/s d = [4qact/(πv)]0,5 = [4x0,154/(0,23x3,14)]0,5 = 0,92m contactor duøng structured packing (Ks = 0,09->0,105) Prepared by Haø quoác Vieät pro Eng gas comp platform page 147
v=0,095[(1120-60)60]0,5 =0,39m/s hoaëc v= 3/(ρg)0,5 = 3/600,5 = 0,39 d = [4qact/(πv)]0,5 = [4x0,154/(0,39x3,14)]0,5 = 0,71m Hình 13.4: Structured Parking vaø Bubble cap Prepared by Haø quoác Vieät pro Eng gas comp platform page 148
Hình 13.5: Ñoà thò tra löu löôïng glycol saïch (N = 1) Hình 13.6 : Ñoà thò tra löu löôïng glycol saïch (N = 1.5 ) Prepared by Haø quoác Vieät pro Eng gas comp platform page 149
Hình 13.7: Ñoà thò tra löu löôïng glycol saïch (N = 2) Hình 13.8 Ñoà thò tra löu löôïng glycol saïch (N = 2.5) Prepared by Haø quoác Vieät pro Eng gas comp platform page 150
Hình 13.9: Ñoà thò tra löu löôïng glycol saïch (N = 3) Prepared by Haø quoác Vieät pro Eng gas comp platform page 151
PHAÀN 14 LAØM KHOÂ KHÍ BAÈNG CHAÁT HAÁP PHUÏ Laøm khoâ khí baèng glycol hay öùc cheá taïo hydrate baèng methanol thöôøng ñöôïc duøng khi chuaån bò cho khí gas vaøo ñöôøng oáng vaän chuyeån ñi xa, coøn laøm khoâ khí baèng chaát haáp phuï laø moät choïn löïa cao caáp khi khí coù yeâu caàu cao chaúng haïn nhö dewpoint –50oC tröôùc khi vaøo nhaø maùy NGL, LNG. Hay phaûi loaïi boû caùc thaønh phaàn khoâng coù lôïi nhö CO2, H2S, COS… ñeå laøm ngoït khí gas. Haáp phuï laø quaù trình taäp trung khí gas cho tieáp xuùc vôùi caùc chaát coù khaû naêng giöõ nöôùc ôû nhieät ñoä thaáp sau ñoù caùc chaát haáp phuï naøy laïi nhaû nöôùc khi nhieät ñoä taêng cao. Caùc chaát haáp phuï thöôøng coù beà maët tieáp xuùc raát lôùn töø 500 ñeán 800m2/g. Caùc haát haáp phuï coù theå chia thaønh caùc loai sau: Boxit: laø caùc khoaùng chaát thieân nhieân chöùa chuû yeáu laø Oxyt nhoâm Al2O3 Alumina Oxyt nhoâm hoaït hoaù ñoù laø caùc boxit ñaõ laøm saïch. Gel: laø caùc hôïp chaát caáu taïo töø SiO2, hay alumina gel Molecular Sieves: laø caùc zeolite cuûa potassium, sodium,calcium Charcoal: Than hoaït tính. Choïn löïa chaát haáp phuï: Vieäc choïn löïa loaïi chaát haáp phuï naøo phuï thuoác vaøo nhieàu yeáu toá nhö dewpoint hôi aåm, haøm löôïng H2S, CO2,…yeâu caàu kinh teá… Theo dewpoint hôi aåm ta coù theå tham khaûo khaû naêng moät vaøi chaát haáp phuï phoå bieán nhö: Dewpoint ñaït ñöôïc oC Chaát haáp phuï Alumina -73 Silica gel -60 Molecular sieves -100 Molecular sieves coøn coù theå haáp phuï caû caùc hoãn hôïp chöùa sulfua song noù khaù ñaét vaø naêng löôïng nhieät ñeå giaûi haáp cuõng cao. Baûng ñaëc tính cuûa caùc chaát haáp phuï tieâu bieåu Heä thoáng coâng ngheä tieâu bieåu: Prepared by Haø quoác Vieät pro Eng gas comp platform page 152
Hình 14.1: Sô ñoà coâng ngheä minh hoaï cho cuïm laøm khoâ khí baèng chaát haáp phuï Vôùi heä thoáng ñôn giaûn nhaát goàm hai thaùp thì moät thaùp haáp phuï nöôùc coøn moät thaùp giaûi haáp baèng khí gas nhieät ñoä cao, thaùp haáp phuï seõ laøm vieäc cho ñeán khi baõo haøo nöôùc, thöôøng thì vaøo khoaûng 8~24 giôø. Heä thoáng laøm khoâ khí baèng chaát haáp phuï thöôøng phaûi chi phí nhieàu hôn khi mua cuõng nhö khi vaän haønh hôn heä thoáng laøm khoâ khí baèng glycol, tuy nhieân noù laïi höõu hieäu hôn khi ñoøi hoûi dewpoint thaät thaáp, khi söû lyù H2S Chaát haáp phuï ñöôïc taùi sinh baèng caùch thoåi gas (hay khí trô) vaøo thaùp giaûi haáp vôùi nhieät ñoä leân ñeán 230~320 ñoái vôùi molecule sieve, ñoái vôùi zeolite thì nhieät ñoä leân ñeán 316~370oC DIEÃN BIEÁN TRONG THAÙP HAÁP PHUÏ: Prepared by Haø quoác Vieät pro Eng gas comp platform page 153
Hình 14.2: caùc vuøng trong thaùp haáp phuï Khi khí gas aåm ñi vaøo thaùp thì toàn taïi ba vuøng trong coät haáp phuï: vuøng 1 laø vuøng caân baèng trong vuøng naøy chaát haáp phuï ñaõ baõo hoaø nöôùc, vuøng 2 (vuøng MTZ) laø vuøng chuyeån tieáp bôø treân baõo hoaø 100% coøn bôø döôùi laø 0%, vuøng 3 laø vuøng hoaït tính hoaøn toaøn khoâng ngaäm nöôùc. Khi bôø döôùi cuûa MTZ di chuyeån ñeán ñaùy cuûa coät haáp phuï thì quaù trình haáp phuï trong thaùp naøy phaûi döøng laïi neáu khoâng löôïng nöôùc trong gas seõ gia taêng. KHAÛ NAÊNG CUÛA CHAÁT HAÁP PHUÏ: Khaû naêng haáp phuï nöôùc cuûa chaát haáp phuï ñöôïc hieåu laø khoái löôïng nöôùc bò haáp phuï treân moät ñôn vò khoái löôïng chaát haáp phuï. Khaû naêng haáp phuï nöôùc tónh: laø khaû naêng haáp phuï nöôùc cuûa chaát haáp phuï môùi ôû traïng thaùi tónh ( no fluid flow) (hình 14.3) Hình:14.3: Ñoà thò tra khaû naêng haáp phuï nöôùc tónh cuûa chaát haáp phuï khi coøn môùi Khaû naêng haáp phuï nöôùc ñoäng: laø khaû naêng haáp phuï nöôùc cuûa chaát haáp phuï môùi ôû traïng thaùi ñoäng (fluid flow) thöôøng laáy baèng khoaûng 50~70% (Khaû naêng haáp phuï nöôùc tónh) Khaû naêng höõu ích: ñoù laø khaû naêng cuûa chaát haáp phuï thöïc teá coøn laïi suy giaûm theo thôøi gian so vôùi luùc coøn môùi (hình 14.4 cho silica gel) Prepared by Haø quoác Vieät pro Eng gas comp platform page 154
Hình 14.4: Khaû naêng haáp phu ïhöõu ích suït giaûm theo thôøi gian cuûa Silica gel Khaû naêng höõu ích cuûa chaát haáp phuï coù theå öôùc löôïng nhö sau: (x)(hB)= (xs)(hB)-0,45(xs)(hZ) x: Khaû naêng höõu ích toái ña cuûa chaát haáp phuï (wt%) xs: Khaû naêng haáp phuï nöôùc ñoäng trong traïng thaùi baõo hoaø (wt%) = 50~70%(Khaû naêng haáp phuï nöôùc tónh) hZ: chieàu daøi MTZ hB: chieàu daøi coät haáp phuï Khaû naêng höõu ích (x) cuûa moät vaøi chaát haáp phuï coù theå laáy nhö sau: x (wt%) Nhoâm hoaït tính 5~12 Silica gel 5~8 Molecular sieve (4A) 7~14 Ñoái vôùi silica gel vaø nhoâm hoaït tính thì xs coøn phuï thuoäc vaøo nhieät ñoä, ñoà thò 14.5. Xaùc ñònh heä soá nhaân hieäu chænh cho xs Prepared by Haø quoác Vieät pro Eng gas comp platform page 155
Hình14.5: ñoà thò tra heä soá nhaân hieäu chænh vì nhieät ñoä cho khaû naêng haáp phuï nöôùc ñoäng xs cuûa silicagel vaø nhoâm hoaït tính Ñoái vôùi molecular sieve khi nhieät ñoä beù hôn 70oC thì khoâng caàn phaûi hieäu chænh xs Chieàu daøi MTZ : chieàu daøi MTZ phuï thuoäc thaønh phaàn khí, vaän toác khí, côõ haït haáp phuï, ñoä aåm khí RH, ñoä saïch cuûa coät haáp phuï. Chieàu daøi MTZ coù theå öôùc löôïng nhö sau: hZ= (C)0,115[qstd0,2389W0,7895RH0,5249/d0,4778][P/(Tz)]0,5506 106std m3/d qstd löu löôïng khí W löôïng nöôùc baõo hoaø trong khí ôû P,T kg RH ñoä aåm töông ñoái cuûa khí % D ñöôøng kính thaùp haáp phuï m P aùp suaát khí kpa o T nhieät ñoä khí K Z: heä soá neùn khí C heä soá tuyø töøng chaát : silica gel C=1; nhoâm hoaït tính C=0,8; molecular sieve C=0,6 THIEÁT KEÁ THAÙP HAÁP THUÏ Vôùi heä thoáng giaûn ñôn chæ goàm hai thaùp chæ neân aùp duïng cho löu löôïng khí nhoû döôùi 1,5 trieäu m3 khí ngaøy, khi löu löôïng khí lôùn thì coù theå duøng heä thoáng 3~4 thaùp. Thôøi gian taùi sinh tr vaø thôøi gian haáp thuï lieân heä nhö sau: tr = ta/(n-1) vôùi n laø soá thaùp. Nhö vaäy soá thaùp n phaûi phuø hôïp ñeå ñuû thôøi gian taùi sinh. Neáu khí baõo hoaø nöôùc thì moät chu kì haáp thuï thöôøng laø 8~16 giôø, neáu khí ñaõ ñöôïc laøm khoâ baèng glycol tröôùc ñoù thì moät chu kyø haáp thuï laø khoaûng 24~30 giôø Kích thöôùc cuûa thaùp lieân quan ñeán vaän toác khí, suït giaûm aùp suaát cho pheùp Phöông trình Ergun cho ta ñoä suït giaûm aùp suaát theo chieàu daøi nhö sau: ∆P/L = Bµvg+Cρgvg2 ∆P/L aùp suaát suït giaûm theo chieàu daøi (kpa/m) [thöôøng vaøo khoaûng 7~10 kpa/m] ∆P khoâng neân vöôït quaù 70kpa. µ ñoä nhôùt khí (cp) vg vaän toác khí beà maët (m/s) ρg khoái löôïng rieâng khí (kg/m3) B vaø C tuyø theo hình daùng kích côõ haït haáp thuï nhö sau vg = A/ρg0,5 vg öôùc löôïng nhö sau A = 67 (haït caàu 1/8”) A = 48 (haït caàu 1/16”) d= (4qa/π/vg)0,5 Ñöôøng kính thaùp: qa löu löôïng thöïc teá ôû aùp suaát vaø nhieät ñoä laøm vieäc (m3/minus) qa = (qs/1440)(Ps/P)(T/Ts)z (m3/minus) khi ñöôøng kính thaùp ñaõ coù thì chieàu cao coät haáp thuï tính nhö sau: hB = 400mw/(πxρBd2) hB chieàu cao coät haáp thuï (m) Prepared by Haø quoác Vieät pro Eng gas comp platform page 156
mw khoái löôïng nöôùc bò haáp thuï trong moät chu kì (kg) x khaû naêng haáp phuï höõu ích (%) ρB khoái löôïng rieâng cuûa chaát haáp phuï (kg/m3) d ñöôøng kính thaùp (m) Chieàu cao cuûa thaùp haáp phuï seõ goàm chieàu cao coät haáp phuï coäng vôùi chieàu daøy caùc thaønh phaàn oån ñònh vaø khoaûng khoâng caàn thieát (chieàu cao theâm vaøo khoaûng 1~1,5m) xem hình 14.6 Hình 14.6: Caáu taïo cuûa moät thaùp haáp phuï Toát nhaát tæ soá hB/d khoaûng 2,5~6 Ví duï: Tính toaùn sô boä cho heä thoáng laøm khoâ khí baèng molecular sieve côõ haït 1/8” bieát löu löôïng khí qs= 1x106 std m3/d, T=30oC, P= 6000kpa, z=0.86, γ=0.65, µ=0.014cp, W=720kg/106 std m3, giaû söû duøng hai thaùp song song vaø 12 giôø cho chu kyø haáp phuï. Prepared by Haø quoác Vieät pro Eng gas comp platform page 157
Hình14.7: Sô ñoà coâng ngheä minh hoaï cho cuïm laøm khoâ khí baèng chaát haáp phuï Giaûi: ρg = P.Mw/(zRT) = 6000x0,65x28,97/(0,86x8,314x303) = 52,1 kg/m3 A = 67 (haït caàu 1/8”) vg = A/ρg0,5 = 67/(52,1)0,5 = 9,3 m/min qa = (qs/1440)(Ps/P)(T/Ts)z (m3/minus) = (1000000/1440)(101,3/6000)(303/288)0,86 = 10,6 m3/min d= (4qa/π/vg)0,5 = (4x10,6/3,14/9,3)0,5 = 1,2 m Ñöôøng kính thaùp: Löôïng nöôùc bò haáp phuï trong moät chu kyø laø: mw = (1x106 std m3/day)(12h/24h)(720kg/106std m3) = 360 kg H2O/chu kyø chieàu cao coät haáp thuï tính nhö sau: giaû söû x=10% hB = 400mw/(πxρBd2) = 400x360/(3,14x10x705x1,2x1,2) = 4,5 m tæ soá hB/d = 4,5/1,2 = 3,8 OK! Kieåm tra ñoä suït giaûm aùp suaát theo chieàu daøi nhö sau: ∆P/L = Bµvg+Cρgvg2 = (4,16)(0.014)(9,3)+(0,00135)(52,1)(9,3)2 = 6,6 kpa / m OK! [thöôøng vaøo khoaûng 7~10 kpa/m] ∆P = 6,6x4,5 = 30 kpa khoâng neân vöôït quaù 70kpa. OK! Chieàu daøi MTZ coù theå öôùc löôïng nhö sau: hZ= (C)0,115[qstd0,2389W0,7895RH0,5249/d0,4778][P/(Tz)]0,5506 =0,6x0,115[10,23897200,78951000,5249/1,20,4778][6000/(303x0,86)]0,5506 = 970 mm giaû söû Khaû naêng haáp phuï nöôùc ñoäng xs khoaûng 63% cuûa(Khaû naêng haáp phuï nöôùc tónh) Khaû naêng haáp phuï nöôùc tónh tra ñoà thò = 22 % do ñoù xs = 0,63x22 = 14% Thay vaøo (x)=[ (xs)(hB)-0,45(xs)(hZ)]/ hB = [14x4,5-0,45x14x0,97]/4,5 = 12,6 wt% töông ñöông x giaû söû 10 wt% vaäy kích thöôùc thaùp ñaït yeâu caàu laøm vieäc. Prepared by Haø quoác Vieät pro Eng gas comp platform page 158
PHAÀN 16 MAÙY BÔM NGUYEÂN LYÙ VAØ PHAÂN LOAÏI BÔM: Nguyeân lyù theå tích: Nguyeân lyù naøy laø taïo ra moät theå tích thay ñoåi töø nhoû ñeán lôùn vaø ngöôïc laïi. Khi theå tích bôm töø baèng khoâng taêng daàn ñeán giaù trò lôùn nhaát ñoù laø quaù trình naïp löu chaát. Khi theå tích giaûm daàn veà giaù trò khoâng laø quaù trình neùn ñaåy löu chaát. Cöù moät chu kyø huùt ñaåy bôm vaän chuyeån ñöôïc moät theå tích löu chaát coá ñònh. Trong quaù trình bôm laøm vieäc söï thay ñoåi traïng thaùi cuûa löu theå luoân tuaân theo coâng thöùc sau: PV = const vaø PVk = const. P laø aùp suaát löu chaát, V laø theå tích, k = 1,4 heä soá. Caùc loaïi bôm aùp duïng nguyeân lyù naøy laø: bôm piston, bôm baùnh raêng, bôm truïc vít, Nguyeân lyù ly taâm: Hình 14.1: Maët caét bôm ly taâm nhieàu taàng caùnh Nguyeân lyù caùnh naâng: Nguyeân lyù naøy duøng trong thieát keá caùnh maùy bay Doøng chaát loûng chuyeån ñoäng ñeán caùnh vaø bao truøm leân caùnh, caùnh ñöôïc ñaët ngieâng goùc δ so vôùi doøng chaát loûng neân phía treân löng caùnh taïo neân caùc xoaùy löu theå chính vì vaäy maø doøng löu theå ñaõ taùc ñoäng leân caùnh moät löïc naâng R Loaïi bôm tieâu bieåu: bôm caùnh naâng (hay bôm höôùng truïc) Nguyeân lyù phun tia: Prepared by Haø quoác Vieät pro Eng gas comp platform page 159
Nguyeân lyù naøy döïa treân nguyeân taéc baûo toaøn naêng löôïng cuûa doøng löu theå nghóa laø khi vaän toác taêng leân thì aùp suaát giaûm ñi hoaëc ngöôïc laïi, nhö vaäy taïi choã doøng chaûy cuûa löu theå coù vaän toác lôùn ñoät ngoät thì aùp suaát seõ giaûm ta taïo ra khoâng gian coù oáng thoâng vôùi nôi caàn huùt chaát loûng thì chaát loûng aáy seõ bò huùt theo doøng löu theå vì taïi choã cuïc boä naøy aùp suaát thaáp. CAÙC THOÂNG SOÁ CHÍNH CUÛA BÔM: Coät aùp H (head): Moái lieân heä giöõa ñoä cheânh aùp suaát ∆P qua bôm vôùi coät aùp H xaùc ñònh nhö sau: ∆P = A. ρ.H H = chieàu cao coät aùp thuyû tónh, m; ∆P = P2 - P1 löôïng aùp gia taêng qua bôm kpa A heä soá = 9.81 ρ = khoái löôïng rieâng chaát loûng ôû ñieàu kieän ñaàu ra Kg/m3 Coâng suaát yeâu caàu cuûa bôm: Power (kW) = A.(q)(P2- P1)/E A haèng soá heä ñôn vò: = 1 E: hieäu suaát cuûa bôm phuï thuoäc loaïi bôm q: löu löôïng theå tích qua bôm m3/s Coät aùp huùt choáng xaâm thöïc NPSH: NPSH (Net Positive Suction Head) taïm goïi laø coät aùp huùt ñaàu vaøo laø moät trong caùc thoâng soá quan troïng trong laép ñaët vaø vaän haønh bôm. Neáu coät aùp huùt ñaàu vaøo bôm nhoû so vôùi yeâu caàu thì khi bôm laøm vieäc hay saûy ra hieän töôïng xaâm thöïc bôm. Xaâm thöïc laø söï phaù huyû lieân tuïc cuûa löu chaát ñoái vôùi beà maët vaät lieäu bôm, ñoù laø do coät aùp huùt ñaàu vaøo höõu ích NPSHA nhoû laøm aùp suaát ñaàu vaøo bôm giaûm xuoáng baèng aùp suaát bay hôi töông öùng vôùi nhieät ñoä hieän taïi cuûa chaát loûng. Sö bay hôi maõnh lieät cuûa chaát loûng taïo ra khoái löôïng boït raát lôùn lieân tuïc taùch ra khoûi beà maët vaät lieäu tieáp xuùc vôùi doøng chaåy ñoàng thôøi caùc haït chaát loûng khoâng ngöøng lao vaøo ñeå theá choã caùc boït khí taùch ra neân va ñaäp thuyû löïc raát lôùn laøm roã vaø phaù huyû kim loaïi. Ñeå traùnh rôi vaøo vuøng hai pha vaø taùch khí, ngöôøi ta phaûi taïo cho chaát loûng moät löôïng aùp suaát boå sung buø cho söï toån hao treân baèng caùch taïo coät aùp thuyû tónh Hs giöõa boàn chöùa vaø nôi ñaët bôm nhö hình döôùi Prepared by Haø quoác Vieät pro Eng gas comp platform page 160
NPSHA ( NPSH höõu ích) seõ ñöôïc tính toaùn cuï theå nhö sau: NPSHA = A(Ps - Pv - ∆Pf)/γ + Hs – Hm - Hac Yeâu caàu : NPSHA> NPSHR Töø caùc thoâng soá ñaëc tính cuûa bôm ta seõ bieát ñöôïc ñoä cao choáng xaâm thöïc NPSHR (NPSH yeâu caàu : nhaø saûn xuaát cung caáp theo ñoà thò ñaëc tính khi bôm laøm vieäc), ñoä cao coät aùp thuyû tónh Hs thöïc teá phaûi lôùn giaù trò treân. Hình 14.2: ví duï ñöôøng ñaëc tính laøm vieäc cuûa bôm ly taâm Ñieàu khieån löu löôïng maùy bôm ly taâm. Thay ñoåi aùp suaát baèng caùch ñieàu khieån caøi ñaët aùp suaát ñaàu ra laøm van ñieàu khieån coù ñoä ñoùng môû van ñaùp öùng nhö hình sau: Thay ñoåi toác ñoä voøng quay: Prepared by Haø quoác Vieät pro Eng gas comp platform page 161
Tuaàn hoaøn: trong moät soá tröôøng hôïp khi coâng suaát cuûa maùy bôm lôùn hôn so vôùi yeâu caàu ta phaûi hoài moät phaàn chaát loûng töø ñaàu ra bôm trôû laïi ñaàu vaøo bôm ñeå coù löu löôïng ñaàu ra theo yeâu caàu coâng ngheä. Ñieàu khieån löu löôïng bôm piston − Tuaàn hoaøn: hoài löu löôïng. − Thay ñoåi toác ñoä voøng quay truïc. − Thay ñoåi quaõng chaïy cuûa piston. Hình 14.3 : Bôm nhieàu taàng caùnh naèm ngang hay thaúng ñöùng Prepared by Haø quoác Vieät pro Eng gas comp platform page 162
Hình 14.4 : Bôm moät taàng caùnh SÔ ÑOÀ COÂNG NGHEÄ ÑIEÀU KHIEÅN BÔM: Hình 14.5 Sô ñoà coâng ngheä ñieàu khieån bôm Prepared by Haø quoác Vieät pro Eng gas comp platform page 163