Tính toán thiết kế tháp chưng cất deethanizer dùng để tách c2

SVTH : Nguyễn Thanh Huyền

GVHD: Tạ Đăng Khoa

MỤC LỤC
PHẦN 1: ....................................................................................................................... 4
TỔNG QUAN............................................................................................................... 4
1

Giới thiệu: ............................................................................................................. 4
1.1

Khái niệm về khí thiên nhiên: ......................................................................... 4

1.2

Phân loại và thành phần khí thiên nhiên : ....................................................... 4

1.2.1

Phân loại theo mức độ chứa khí Acid : .................................................... 4

1.2.2

Phân loại theo hàm lƣợng C3+ : ................................................................ 4

1.2.3

Phân loại theo hàm lƣợng C2+ : ................................................................ 5

1.3

2

Ứng dụng : ...................................................................................................... 5

Chƣng cất hỗn hợp khí thiên nhiên : .................................................................... 5
2.1

Loại tháp chƣng cất : ....................................................................................... 5

2.2

Sơ đồ qui trình công nghệ (đính kèm): ........................................................... 7

PHẦN 2 : ...................................................................................................................... 8
CÂN BẰNG VẬT CHẤT ............................................................................................ 8
1

2

Cân bằng vật chất ................................................................................................. 8
1.1

Các số liệu ban đầu: ........................................................................................ 8

1.2

Các ký hiệu : ................................................................................................... 8

1.3

Cân bằng vật chất xác định thành phần các cấu tử : ....................................... 8

Chuẩn bị dữ kiện và các giả thiết: ...................................................................... 10
2.1

Chọn cấu tử khóa : ........................................................................................ 10

2.2

Giả thiết sự phân bố sản phẩm đỉnh và đáy : ................................................ 10

2.3

Tính độ bay hơi tƣơng đối : .......................................................................... 11

3

Xác định Nmin theo công thức Fenske : .............................................................. 13

4

Xác định tỷ số hồi lƣu tối thiếu Rmin theo phƣơng pháp đơn giản hóa Gilliland:14

5

Xác định số bậc lý thuyết N tƣơng ứng với R hợp lý :....................................... 16

PHẦN 3: .................................................................................................................... 17

1

SVTH : Nguyễn Thanh Huyền

GVHD: Tạ Đăng Khoa

CÂN BẰNG NĂNG LƢỢNG.................................................................................... 17
Cân bằng nhiệt lƣợng của tháp chƣng cất .......................................................... 17

1

Cân bằng nhiệt lƣợng của thiết bị ngƣng tụ: ................................................. 18

2.

CHƢƠNG 4: ............................................................................................................... 19
TÍNH TOÁN THÔNG SỐ THIẾT BỊ CHÍNH .......................................................... 19
1

2

3

4

5

Tính sơ bộ đƣờng kính mâm : ............................................................................ 19

1.1

Diện tích mâm : ............................................................................................. 19

1.2

Tính đƣờng kính tháp : .................................................................................. 21

Sắp đặt sơ bộ mặt đĩa:......................................................................................... 22
2.1

Số đƣờng đi của lỏng trên mâm: ................................................................... 22

2.2

Khoảng cách giữa các mâm : ........................................................................ 22

2.3

Các kích thƣớc khác : .................................................................................... 22

2.4

Bƣớc lỗ : ........................................................................................................ 23

2.5

Sắp xếp kênh chảy chuyền : .......................................................................... 23

2.6

Chiều dài ngƣỡng chảy tràn và chiều rộng kênh chảy truyền : .................... 23

Tổng kết sắp xếp mặt đĩa : .................................................................................. 24
3.1

Kiểm tra sặc đĩa : .......................................................................................... 25

3.2

Kiểm tra khả năng tắc nghẽn kênh chảy truyền lỏng : ......................................... 26

Kiểm tra thủy lực ................................................................................................ 27
4.1

Chế độ làm viêc trên mâm : .................................................................................. 27

4.2

Xác định lƣợng lỏng cuốn theo hơi : ............................................................ 28

4.3

Thời gian lƣu của lỏng trong kênh chảy truyền : .......................................... 28

4.4

Trở lực của mâm : ......................................................................................... 29

4.5

Kiểm tra chiều cao mực chất lỏng trong kênh chảy truyền : ........................ 29

Kiểm tra khoảng làm việc của mâm : ................................................................. 31

5.1

Các thông số tính toán cần thiết cho kiểm tra khoảng làm việc của mâm : .. 31

5.2

Kiểm tra rò rỉ lỏng qua lỗ :............................................................................ 32

2


SVTH : Nguyễn Thanh Huyền
5.3

GVHD: Tạ Đăng Khoa

Kiểm tra mức độ kín của kênh chảy truyền : ................................................ 33

6

Hiệu suất tháp : ................................................................................................... 33

7

Chiều cao tháp : .................................................................................................. 34

8

Tính toán cơ khí cho tháp: .................................................................................. 34
8.1

Bề dày thân tháp : ......................................................................................... 34

8.2

Bề dày đáy và nắp thiết bị : ........................................................................... 36

8.3

Đƣờng kính các ống dẫn – Bích ghép các ống dẫn: ..................................... 37

8.3.1

Vị trí nhập liệu : ..................................................................................... 38

8.3.2

Ống hơi ở đỉnh tháp: .............................................................................. 38

8.3.3

Ống hoàn lƣu: ......................................................................................... 39

8.3.4

Ống dẫn hơi vào đáy tháp: ..................................................................... 39

8.3.5

Ống dẫn chất lỏng ở đáy tháp: ............................................................... 40

8.3.6

Ống dẫn chất lỏng từ nồi đun (sản phẩm đáy): ...................................... 40

8.4

Tai treo và chân đỡ: ...................................................................................... 41

8.4.1

Tính trọng lƣợng của toàn tháp: ............................................................. 41

8.4.2

Chân đỡ tháp: ......................................................................................... 41

CHƢƠNG 5: ............................................................................................................... 43
TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ .................................................................................... 43
1

Thiết bị đun sôi đáy tháp : .................................................................................. 43

2

Thiết bị ngƣng tụ sản phẩm đỉnh: ....................................................................... 45

2.1

Xác định hệ số truyền nhiệt : ........................................................................ 46

2.2

Xác định bề mặt truyền nhiệt và cấu tạo thiết bị : ........................................ 49

LỜI KẾT ..................................................................................................................... 50
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................. 51

3


SVTH : Nguyễn Thanh Huyền

GVHD: Tạ Đăng Khoa

PHẦN 1:

TỔNG QUAN
1

Giới thiệu:
1.1 Khái niệm về khí thiên nhiên:
Khí thiên nhiên là một hỗn hợp chất khí cháy đƣợc, bao gồm phần lớn là
các hydrocarbon (hợp chất hóa học chứa cacbon và hyđrô). Cùng với than đá, dầu
mỏ và các khí khác và là nhiên liệu hóa thạch. Khí thiên nhiên đƣợc tạo ra từ sinh vật
phù du, các vi sinh vật sống dƣới nƣớc bao gồm tảo và động vật nguyên sinh. Khi các
vi sinh vật này chết đi và tích tụ trên đáy đại dƣơng, chúng dần bị chôn đi và xác của

chúng đƣợc nén dƣới các lớp trầm tích. Trải qua hàng triệu năm, áp suất và nhiệt do
các lớp trầm tích chồng lên nhau tạo nên trên xác các loại sinh vật này đã chuyển hóa
hóa học các chất hữu cơ này thành khí thiên nhiên.
Khí

thiên

nhiên

có

thể

chứa

đến

85% metan (CH4)

và

khoảng

10% etan (C2H6),
và
cũng
có
chứa
số
lƣợng

nhỏ
hơn propan (C3H8), butan(C4H10), pentan (C5H12), và các alkan khác. Khí thiên nhiên,
thƣờng tìm thấy cùng với các mỏ dầu ở trong vỏ Trái Đất, đƣợc khai thác và tinh lọc
thành nhiên liệu cung cấp cho khoảng 25% nguồn cung năng lƣợng thế giới.

1.2 Phân loại và thành phần khí thiên nhiên :

1.2.1 Phân loại theo mức độ chứa khí Acid :
-

Khí chua : là khí có chứa hàm lƣợng H2S > 1% thể tích và hàm lƣợng khí
CO2 > 2% thể tích.
Khí ngọt : là khí có chứa hàm lƣợng H2S < 1% thể tích và hàm lƣợng khí
CO2 <2% thể tích.

1.2.2 Phân loại theo hàm lượng C3+ :
-

Khí béo : là khí có hàm lƣợng C3+ > 150 g/cm3 có thể sản xuất ra khí hóa
lỏng CNG, khí dầu mỏ và một số hydrocacbon riêng biệt cho công nghệ
hóa dầu.

4


SVTH : Nguyễn Thanh Huyền
-

GVHD: Tạ Đăng Khoa

Khí gầy : là khí có hàm lƣợng C3+ < 150g/cm3 dùng làm nhiên liệu cho các
ngành công nghiệp.

1.2.3 Phân loại theo hàm lượng C2+ :
-

Khí khô : là khí có hàm lƣợng C2+ < 10% thể tích.
Khí ẩm : là khí có hàm lƣợng C2 > 10% thể tích.

1.3 Ứng dụng :
Khí thiên nhiên đƣợc sử dụng làm nhiên liệu và nguyên liệu đầu vào cho
ngành chế biến hóa chất. Là một nhiên liệu gia dụng, nó đƣợc đốt trong các bếp ga,
lò ga để nấu nƣớng, sấy khô. Là một nhiên liệu công nghiệp, khí thiên nhiên đƣợc đốt
trong các lò gạch, gốm và lò cao sản xuất xi măng. Khí thiên nhiên còn đƣợc sử dụng
để đốt các lò đốt các tua-binnhiệt điện để phát điện cũng nhƣ các lò nấu thủy tinh, lò
luyện kim loại và chế biến thực phẩm.
Khí thiên nhiên đƣợc sử dụng làm nguyên liệu đầu vào cho ngành hóa dầu để
tạo ra các chất hóa dầu. Các chất hóa dầu này đƣợc sử dụng làm sản phẩm cơ sở cho
việc sản xuấtphân đạm, bột giặt, dƣợc phẩm, chất dẻo và nhiều loại hàng hóa khác.

2

Chƣng cất hỗn hợp khí thiên nhiên :
Khi các khí tự nhiên ở dạng lỏng đƣợc tách ra khỏi dòng khí tự nhiên, chúng
phải đƣợc bẻ gẫy thành các hợp phần cơ bản có ích. Nghĩa là dòng hoà lẫn của các
NGL khác nhau phải đƣợc tách rời nhau. Quá trình đƣợc sử dụng để thực hiện nhiệm
vụ này đƣợc gọi là chƣng phân đoạn.
Chƣng phân đoạn hoạt động dựa trên sự chênh lệch nhiệt độ sôi của các
hydrocacbon khác nhau trong dòng NGL. Nói một cách khác, chƣng phân đoạn diễn
ra theo các giai đoạn bao gồm quá trình đun sôi từng hydrocacbon. Tên của một thiết

bị chƣng phân đoạn nhất định cho biết mục đích sử dụng của thiết bị đó, vì nó thƣờng
đƣợc đặt tên theo các hydrocacbon mà nó đun sôi. Toàn bộ quá trình chƣng cất đƣợc
chia ra thành nhiều bƣớc, bắt đầu với việc tách các NGL nhẹ hơn ra khỏi dòng khí.
Các thiết bị chƣng cất phân đoạn đƣợc sử dụng nhƣ : thiết bị deEtanizer, thiết bị
depropanizer, thiết bị debutanizer.
2.1 Loại tháp chƣng cất :
Trong sản xuất thƣờng dùng nhiều loại thiết bị khác nhau để tiến hành chƣng
cất. Tuy nhiên yêu cầu cơ bản chung của các thiết bị vẫn giống nhau nghĩa là diện

5


SVTH : Nguyễn Thanh Huyền

GVHD: Tạ Đăng Khoa

tích bề mặt tiếp xúc pha phải lớn, điều này phụ thuộc vào mức độ phân tán của một
lƣu chất này vào lƣu chất kia. Nếu pha khí phân tán vào pha lỏng ta có các loại tháp
mâm, nếu pha lỏng phân tán vào pha khí ta có tháp chêm, tháp phun,… Ở đây ta
khảo sát 2 loại thƣờng dùng là tháp mâm và tháp chêm.
 Tháp mâm: thân tháp hình trụ, thẳng đứng phía trong có gắn các mâm có cấu
tạo khác nhau, trên đó pha lỏng và pha hơi đƣợc cho tiếp xúc với nhau. Những
trƣờng hợp tháp mâm thƣờng đƣợc sử dụng:
o Lƣu lƣợng dòng lỏng/hơi không ổn định
o Yêu cầu đƣờng kính lớn, lƣu lƣợng dòng hơi lớn
o Thời gian lƣu của lỏng trên mâm lớn
o Dòng quá trình bẩn
o Điều kiện nhiệt độ và áp suất cao
 Tùy theo cấu tạo của đĩa, ta có:
o

Tháp mâm chóp: trên mâm bố trí có chóp dạng tròn…

o

Tháp mâm xuyên lỗ: trên mâm có nhiều lỗ hay rãnh

o

Tháp mâm van: trên mâm đƣợc gắn các van cố định hay tự do

Bảng so sánh sơ bộ giữa các loại mâm
Loại mâm

Chi phí
tƣơng đối

Tổn thất áp
suất

Hiệu
suất

Năng suất
hơi

Khoảng hoạt
động tƣơng đối

Thị

trƣờng

Xuyên lỗ

1,0

Thấp

Thấp

Cao

2,0

25%

Van

1,2

Trung bình

Cao

Cao

4,0

70%

Chóp

2,0

Cao

Cao

Thấp

5,0

5%

 Tháp chêm (tháp đệm): tháp hình trụ, gồm nhiều bậc nối với nhau bằng mặt
bích hay hàn. Đệm đƣợc cho vào tháp theo một trong hai phƣơng pháp: xếp ngẫu
nhiên hay xếp thứ tự. Tháp đệm thƣờng đƣợc dùng trong các trƣờng hợp:
o

Đƣờng kính tháp nhỏ (ít hơn 0,6 m)

6


SVTH : Nguyễn Thanh Huyền

GVHD: Tạ Đăng Khoa

o

Quá trình đòi hỏi vật liệu chống ăn mòn cao

o

Đòi hỏi tổn thất áp suất trong tháp thấp (ở điều kiện chân không)

o

Dòng lỏng dễ tạo bọt

o

Các vật liệu nhạy cảm với nhiệt

Nhìn chung, hiện nay tháp mâm van là loại tháp chƣng cất đƣợc ứng dụng
rộng rãi nhất do những ƣu điểm của nó đã giải quyết đƣợc những khuyết điểm của
các loại tháp mâm khác. Trong đồ án này, ta sử dụng mâm van tự do cho quá trình
phân tách.
2.2 Sơ đồ qui trình công nghệ (đính kèm):
 Thuyết minh qui trình công nghệ :
Hỗn hợp khí thiên nhiên sau khi qua các quá trình tách lỏng khí đầu vào, làm
sạch các tạp chất cơ học, làm sạch CO2 và loại H2O đƣợc đƣợc qua máy nén để nén
lên áp suất 21 bar và nhiệt độ và sau đó đƣợc dẫn vào tháp Demethanizer với áp suất
là để tách loại hoàn toàn metan. Dòng sản phẩm đỉnh của tháp Demethanizer chứa
chủ yếu là metan đƣợc tiếp tục đƣa qua các công đoạn xử lý rồi đƣa vào các đƣờng
ống để vận chuyển đến các hộ tiêu thụ khí (điện,đạm,….)
Dòng lỏng đi ra từ tháp Demethanizer tiếp tục đƣợc đƣa vào tháp tách
Deethanizer để tách riêng Etan và các sản phẩm nặng hơn. Hơi đi ra từ đỉnh tháp
đƣợc ngƣng tụ một phần và đƣợc hồi lƣu hoàn toàn trở lại đỉnh tháp để điều chỉnh độ
tinh khuyết của sản phẩm đỉnh., và phần còn lại là sản phẩm Etan.

Dòng lỏng đi ra từ tháp Deethanizer chứa chủ yếu các Hydrocacbon C3+
(LPG và Condensate) tiếp tục đƣợc đƣa vào Depropanizer để tách riêng LPG và
Condensate . Sản phẩm hơi LPG ra khỏi đỉnh tháp Debutanizer đƣợc làm lạnh và
ngƣng tụ hoàn toàn và một phần đƣợc hồi lƣu lại đỉnh tháp để kiểm soát C 5+ trong
sản phẩm đỉnh tháp theo yêu cầu, phần còn lại chính là sản phẩm LPG. Dòng
Condensate đi ra từ đáy tháp Debutanizer đƣợc xử lý tiếp tuc và sau đó đƣợc vào
bồn chứa nhƣ là sản phẩm condensate thƣơng phẩm để bán cho khách hàng .
Thành phần của dòng khí nguyên liệu đã qua xử lý loại bỏ nƣớc và acid của
mỏ Bạch Hổ (09).Trong đồ án này, do hàm lƣợng C5+ trong mỏ khí quá ít nên ta sẽ
không xét đến trong thành phần cấu tử.
Cấu tử

C1

C2

C3

n-C4

Thành phần (% mol)

79,29

13,69

5,98

1,04

7


SVTH : Nguyễn Thanh Huyền

GVHD: Tạ Đăng Khoa

PHẦN 2 :

CÂN BẰNG VẬT CHẤT
1

Cân bằng vật chất
1.1 Các số liệu ban đầu:
THÀNH PHẦN NGUỒN NHẬP LIỆU VÀO THÁP DEMETANIZER
Thành phần

Khối lƣợng phân tử

Tỉ lệ mol

Metan (C1)

16

0,7929

Etan(C2)

30

0,1369

Propan(C3)

44

0,0598

Butan(C4)

58

0,0104

Lƣu lƣợng khí thiên nhiên : 32000 Nm3/h
Hàm lƣợng C2 trong sản phẩm lỏng : 1% (kl)
Hàm lƣợng C3+ trong sản phẩm khí : 2% (kl)
1.2 Các ký hiệu :
F : lƣợng nhập liệu ban đầu, kmol/h
D : lƣợng sản phẩm đỉnh, kmol/h
W : lƣợng sản phẩm đáy, kmol/h
xF :nồng độ trong nhập liệu
xD : nồng độ trong sản phẩm đỉnh
xW : nồng độ trong sản phẩm đáy
1.3 Cân bằng vật chất xác định thành phần các cấu tử :
Mhh =



xiMi = 20,0278 (kg/kmol)

Khối lƣợng riêng hỗn hợp khí :

8


SVTH : Nguyễn Thanh Huyền
ρhh =

GVHD: Tạ Đăng Khoa

M hh .P.To 20, 0278.22.273

 17,57 (kg/m3)
22, 4.Po .T
22, 4.1.303

Lƣu lƣợng nhập liệu vào tháp Demetanizer :
m= ρhh . V = 20,0278 . 32000 = 562240 (kg/h) = 28072 (kmol/h)
- Với sản phẩm đỉnh và đáy ta giả sử tỉ lệ phần mol là không đổi so với nhập liệu
 Tháp Demetanizer :
o

Với đáy ta có : C1W = 0,01

Với đỉnh ta có : C1D = 0,95

 C2 D 0,1369.30
 C2W 0,1369.30

 C  0, 0598.44
 C  0, 0598.44
 3D
C2 D  0, 028
 3W
C2W  0,554
 C3 D 0, 0598.44


C
0,
0598.44


 C3 D  0, 018
3W


 C3W  0,355

C
0,
0104.58
 4D
C  0, 004
 C4W 0, 0104.58
C  0, 081
C2 D  C3 D  C4 D  0, 05  4 D
 4W


C2W  C3W  C4W  0,99




o Nồng độ sản phẩm đáy yêu cầu :
0,554 0,355 0, 081


30
44
58
XW 
 0,978
0,554 0,355 0, 081 0, 01



30
44
58
16
o Nồng độ sản phẩm đỉnh yêu cầu
0, 028 0, 018 0, 004


30
44
58
XD 

 0, 023
0, 028 0, 018 0, 004 0,95



30
44
58
16

o Tiến hành cân bằng vật chất ta có :

F  D  W
 D  W  28072
 D  22661(kmol / h)



 D.0, 023  W .0,978  F .0, 2071 W  5411(kmol / h)
 xF .F  D.xD  W .xW
- Dòng sản phẩm đáy của tháp Demetanizer chính là dòng nhập liệu cho tháp
Deethanizer.
 Tháp Deethanizer :
o

Với đáy ta có : C1W = 0, C2W = 0,01

Với đỉnh ta có :

 C1D 0,01


C1D  0,0173

 C2 D 0,554  
C  C  0,98 C2 D  0,9627
 1D 2 D

 C3W 0,355

C3W  0,806

C

 4W 0,081
C  C  0,99 C4W  0,184
4W
 3W

 C3 D 0,355

C3D  0,0163

C
0,081

 4D

C  C  0,02 C4 D  0,037
 3D 4 D
9

SVTH : Nguyễn Thanh Huyền

GVHD: Tạ Đăng Khoa

o Nồng độ sản phẩm đáy yêu cầu :

0,806 0,184

44
58
XW 
 0,9847
0,806 0,184 0, 01


44
58
30
o Nồng độ sản phẩm đỉnh yêu cầu
0, 0163 0, 0037

44
58
XD 
 0, 0129
0, 0163 0, 0037 0,9627



44
58
30

o Tiến hành cân bằng vật chất ta có :

F  D  W
 D  W  5411
 D  3640(kmol / h)



 D.0, 0129  W .0,9847  F .0, 436 W  1771(kmol / h)
 xF .F  D.xD  W .xW
- Ta có bảng tổng kết dòng sản phẩm đỉnh và sản phẩm đáy ở tháp Deethanizer:
Nhập liệu
Thành phần

2

Tỉ lệ
khối
lƣợng

Sản phẩm đỉnh
Tỉ lệ

Tỉ lệ
mol

khối
lƣợng

Tỉ lệ

Sản phẩm đáy
Tỉ lệ

mol

khối
lƣợng

Tỉ lệ
mol

Metan (C1)

0,01

0,022

0,0173

0,032

0

0

Etan(C2)

0,554

0,646

0,9627

0,955

0,01

0,015

Propan(C3)

0,355

0,282

0,0163

0,011

0,806

0,84

Butan (n-C4)

0,081

0,05

0,0037

0,002

0,184

0,145

Chuẩn bị dữ kiện và các giả thiết:
2.1 Chọn cấu tử khóa :
Etan ( C 2 ) là cấu tử khóa nhẹ : j nhẹ
Propan (C3) là cấu tử khóa nặng : j nặng
2.2 Giả thiết sự phân bố sản phẩm đỉnh và đáy :

10


SVTH : Nguyễn Thanh Huyền

GVHD: Tạ Đăng Khoa

Nhập liệu

Sản phẩm đỉnh

Sản phẩm đáy

Thành phần
Kmol/h

Tỉ lệ mol

Kmol/h

Tỉ lệ mol

Kmol/h

Tỉ lệ mol

Metan (C1)

119,042

0,022

116,48

0,032

0

0

Etan(C2)

3495,506

0,646

3476,2

0,955

26,565

0,015

Propan(C3)

1525,902

0,282

40,04

0,011

1487,64

0,84

Butan (n-C4)

270,55

0,05

7,28

0,002

256,795

0,145

Tổng

5411

1

3640

1

1771

1

2.3 Tính độ bay hơi tƣơng đối :
Ta cần tính độ bay hơi tƣơng đối của các cấu tử trong hỗn hợp tƣơng ứng với
3 vị trí của tháp chƣng : đỉnh tháp (iD) , đáy tháp (iw) và nhập liệu (iF)
Từ đó ta tính ra độ bay hơi tƣơng đối trung bình : i= √
o Đỉnh tháp : Chọn áp suất Pđỉnh = 1910 KPa và nhiệt độ giả thuyết : tgt = -8oC
Ta giả thiết nhiệt độ rồi tra hệ số cân bằng pha K theo hình 2.1 (p.150,[1]), sau

đó tính toán lại ta có bảng sau :
tgt = -8oC

Thành phần
Yi= xiD

Ki

Xi = yi/Ki

iD=Ki/Kj

Metan (C1)

0,032

4,8707

0,0066

15,1405

Etan(C2)

0,955

1,0236

0,9330

3,1818

Propan(C3)

0,011

0,3217

0,0342

1,0000

Butan (n-C4)

0,002

0,074

0,0270

0,2300

Tổng

1

1,008

o

11


SVTH : Nguyễn Thanh Huyền

GVHD: Tạ Đăng Khoa

o Đáy tháp : Chọn áp suất Pđỉnh = 1910 KPa và nhiệt độ giả thuyết : tgt = 59,67oC
Ta giả thiết nhiệt độ rồi tra hệ số cân bằng pha K theo hình 2.1 (p.150,[1]), sau
đó tính toán lại ta có bảng sau :
tgt = 59,67oC

Thành phần
Yi= xiW

Ki

Xi = yi/Ki

iD=Ki/Kj

Metan (C1)

0

0

0

0

Etan(C2)

0,015

2,378

0,0063

2,2287

Propan(C3)

0,84

1,067

0,7873

1,0000

Butan (n-C4)

0,145

0,705

0,2057

0,6607

Tổng

1

0,9992

o Nhập liệu: Nhiệt độ nhập liệu vào tháp : tnl = 21oC và Pnl = 1910KPa (theo kết quả
mô phỏng từ phần mềm Aspen Hysys 2006)
- Giả thuyết phần trăm bay hơi : L +V =1 với ( L,V : lần lƣợt là lƣợng pha hơi
lỏng cần làm bốc hơi)
- Nếu ta gọi Zi là nồng độ ban đầu của cấu tử i trong hỗn hợp, xi và yi là nồng
độ của cấu tử i ở pha lỏng và pha hơi khi cân bằng, thì:

Zi  xi .L  yi .V  xi .(1  V )  yi .V  xi .[1  V (Ki  1)]
 xi 

(p.27,[2])

Zi
1  V (K i  1)

- Tính toán kiểm tra lại, ta có bảng sau :
Thành phần

Ki

Zi

V=0,7859

xi

αiF=

Ki
Kj

Metan (C1)

0,022

6,581

0,0041

11,0829

Etan(C2)

0,646

1,613

0,4360

2,7164

Propan(C3)

0,282

0,5938

0,4142

1,0000

Butan (n-C4)

0,05

0,1672

0,1447

0,6607

Tổng

1

0.999

12


SVTH : Nguyễn Thanh Huyền

GVHD: Tạ Đăng Khoa

Vậy ta có bảng độ bay hơi tương đối trung bình của các cấu tử:

3

Thành phần

 iD

 iW

 iF

i

Metan (C1)

15,1405

0,0000

11,0829

0,0000

Etan(C2)

3,1818

2,2287

2,7164

2,6807

Propan(C3)

1,0000

1,0000

1,0000

1,0000

Butan (n-C4)

0,2300

0,6607

0,6607

0,4648

Xác định Nmin theo công thức Fenske :
- Số bậc biến đổi nồng độ tối thiểu Nmin tƣơng ứng với trƣờng hợp hồi lƣu
toàn phần Đối với hệ hai cấu tử , đại lƣợng Nmin có thể xác định dễ dàng bằng đồ thị,
Nói chung, trong mọi trƣờng hợp đều có thể sử dụng công thức Fenske để xác định
số bậc biến đổi nồng độ tối thiểu Nmin, Trong đồ án này, ta xem xét dạng công thức
Fenske cho hệ nhiều cấu tử :

lg(
N min 

xiD x jW
.
)
x jD xiW

(p.35,[2])

log( i )

- Ta sử dụng công thức Fenske để xác định Nmin và kiểm tra giả thiết phân bố
nồng độ cấu tử ở đỉnh tháp và đáy tháp
Gọi a (mol) là số mol của Propan (C3) trong sản phẩm đỉnh tháp thì ta sẽ có bảng :
Thành phần

Nhập liệu
(mol)

Sản phẩm đỉnh
(mol)

Sản phẩm đáy
(mol)

Metan (C1)

119,042

116,48

0

Etan(C2)

3495,506

3476,2

26,565

Propan(C3)

1525,902

a

1525,902-a

Butan (n-C4)

270,55

7,28

256,795

Tổng

5411

- Viết công thức Fenske cho 2 cấu tử khóa Etan (C2) và Propan (C3) ở dạng sau:

 220.602 92.6  a 
lg 
.

a
1.638 

N min 
lg1.908
13


SVTH : Nguyễn Thanh Huyền

GVHD: Tạ Đăng Khoa

Khối lƣợng mol trung bình sản phẩm đỉnh : Mhhđỉnh =



xiMi = 29,762 (kg/kmol)

Khối lƣợng của sản phẩm đỉnh : mđỉnh = 29,762 . 3640 = 10833,68 (kg/h)
Ta có : mC3 = n*MC3  0.0163*10833.68 =a*44

 a = 40,02

Thay a = 40,02 vào công thức => Nmin = 8,62
Từ đó ta sẽ có bảng phân bố lƣu lƣợng và nồng độ lại nhƣ sau:
Nhập liệu

Sản phẩm đỉnh

Sản phẩm đáy

Thành phần
Kmol/h

Tỉ lệ mol

Kmol/h

Tỉ lệ mol

Kmol/h

Tỉ lệ mol

Metan (C1)

119,042

0,022

116,48

0,032

0

0

Etan(C2)

3495,506

0,646

3476,2

0,955

26,565

0,015

Propan(C3)

1525,902

0,282

40,02

0,011

1485,882

0,84

Butan (n-C4)

270,55

0,05

7,28

0,002

256,795

0,145

Tổng

5411

1

3639,98

1

1769,242

1

Sự sai khác với giả thiết phân bố nồng độ ban đầu không lớn lắm và vẫn đảm
bảo yêu cầu đầu đề, do đó số liệu tính toán nồng độ này đƣợc sử dụng tính toán phần
sau.
Trên đây đã xác định Nmin cho tháp chƣng. Ta cũng có thể tính số bậc biến
đổi nồng độ tối thiểu nmin cho đoạn luyện và mmin cho đoạn chƣng của
tháp
bằng cách dùng công thức Fenske.
o Đoạn luyện :

o Đoạn chƣng :

4

 xid xjF 
 3476, 2.1525,902 
lg 
.
lg 

xjd xiF 
40, 02.3495,506 
n min  
 
 1, 69
lg  id . iF 
lg  3,1818.2, 7164 
 xiF .xjW 

 26,565.1525,902 
lg 
lg 

xjF .xiW 
3495,506.1485,882 


m min 

 2, 7
lg  iW . iF 
lg  2, 2287.2, 7164 

Xác định tỷ số hồi lƣu tối thiếu Rmin theo phƣơng pháp đơn giản hóa Gilliland:
Ta có công thức Gilliland tính tỷ số hồi lƣu tổi thiểu Rmin (p.47, [2]) :

Rmin  1  [

( j .l j )light  1

 jlight  1

][(

x jD
lj

)light  x jheavyD ]   [
i light

 ilight
 iheavy
x
( xilightD  lilight .x jheavyD )]   [
( jlightD  xiheavyD )]
 ilight  1
lihight
iheavy  jlight   iheavy
14


SVTH : Nguyễn Thanh Huyền
Cấu tử
inhẹ

GVHD: Tạ Đăng Khoa

Nhập liệu lỏng sôi
% bay hơi

Z

iNhe

Nhập liệu dạng hơi

Tính li
liNhe 

% bay hơi

Tính li

ZiNhe
 iNhe .ZiNang

liNhe 

ZiNhe
 iNhe .ZiNang

Z jNhe

l jNhe 

Z jNhe

jnhẹ

l jNhe 

iV

liV 

ZiV
Z jNang

iL

liL 

Z jNhe

Z jNang

liV 

100   ZiNang

jnặng

-

inặng

liNang 

ZiV
 iNhe .Z jNang

liL 

Z jL
Z jNhe

 iNhe .Z jNang

 iV .Z jNhe

 jNhe .Z jL

liNang 

ZiNang

Z jNhe
ZiNang

Trong đó: Zi : nồng độ câu tử i trong hỗn hợp ban đâu
αi: độ bay hơi tƣơng đối trung bình của cấu tử i so vói cấu tử khóa nặng
iV,iL: cấu tử trung gian nặng và trung gian nhẹ
Ta có bảng :
Các cấu tử

Zi

αi

Nhập liệu lỏng
% bay hơi
l

Nhập liệu hơi
% bay hơi
l

0

0

Metan (C1)

i nhẹ

0,022

0

Etan(C2)

j nhẹ

0,646

2,6807

Propan(C3)

j nặng

0,282

1,0000

-

-

Butan (n-C4)

i nặng

0,05

0,4648

12,92

12,92

0,36

2,29

0,7

0,85

Từ các số liệu trên ta tính Rmin : Thế vào công thức tính Rmin cho trạng thái nhập liệu
dạng lỏng ,ta có :
Rmin 22% +1 = 1,738 và Rmin 95% +1 = 1,179
Từ kết quả trên nội suy ta có đƣợc : Rmin 78,59% = 1,078

15


SVTH : Nguyễn Thanh Huyền

5

GVHD: Tạ Đăng Khoa

Xác định số bậc lý thuyết N tƣơng ứng với R hợp lý :
Ta có : Rhly = 1,3.Rmin +0,36 => Rhly = 1,3.1,078  0,36  1,7614
N = Nmin . 1,7 + 0,7 => N = 1,7.8,62  0,7  15,354
Gọi n và m là số bậc biến đổi nồng độ của đoạn luyện và đoạn chƣng, ta có :
 Đoạn luyện :

n
n nmin
1, 69

 n  N min  n  15,354.
3
N N min
N min
8, 62

 Đoạn chƣng :

m
m mmin
2, 7

 m  N min  n  15,354.
5
N N min
N min
8, 62

16


SVTH : Nguyễn Thanh Huyền

GVHD: Tạ Đăng Khoa

PHẦN 3:

CÂN BẰNG NĂNG LƢỢNG
1

Cân bằng nhiệt lƣợng của tháp chƣng cất
Phương trình cân bằng năng lượng :

QF  Qh  QD  Qw  Qnt  Qm
 Nhiệt lượng do dòng nhập liệu mang vào tháp QF:

QF  F .C F .tF  5411.21.82,89  9418873.59 kJ / h
Với :

 F  5411 kmol / h

o
t F  21 C
C  82,89 kJ / kmol.o C
 F

 Nhiệt lượng của dòng hơi sản phẩm mang ra tháp (QD):

QD  D.CD .tD  3639,98.64, 68.8  1883471.251kJ / h
Với :

 D  3639,98 kmol / h

o
 t D  -8 C
C  64, 68 kJ / kmol.o C
 F

 Nhiệt lượng do sản phẩm đáy mang ra khỏi đáy tháp QW :

QW W .C W .tW  1771.59,67.158,5  16749577.85 kJ / h
Với :  D  1771 kmol / h


o
 t D  59,67 C
C  158,5 kJ / kmol.o C
 F

 Nhiệt lượng do hồi lưu sản phẩm đỉnh Qng :

Qng  L.r D  2.D.rD  2.3639,98.3,342  24329,6 kJ / h
 Nhiệt lượng mất mát: Qm= 0,05 QC
 Nhiệt lƣợng do hơi đốt mang vào tháp QC :

QC  mh .rhoidot
Với : Nhiệt độ ngƣng tụ của hơi nƣớc bão hòa tại áp suất P = 18.85 atm

t0 = 210 °C. Ẩn nhiệt ngƣng tụ của hơi nƣớc bão hòa : rhơi đốt = 1900 kJ/kg

17


SVTH : Nguyễn Thanh Huyền

GVHD: Tạ Đăng Khoa

 Vậy Nhiệt lượng cung cấp cho nồi đun hơi đáp tháp (QC):

QC  QD  QW  Qm  Qng  QF
 0,95.QC  QD  QW  Qng  QF
 QC  28389471.52 kJ / h
 Vậy lƣợng hơi đốt cần thiết để đun sôi dung dịch ở đáy tháp :

mh 

2.

QC
 14941kg / h
rhoidot

Cân bằng nhiệt lƣợng của thiết bị ngƣng tụ:
Phƣơng trình cân bằng năng lƣợng:
̅
Chọn nhiệt độ vào, ra của propan làm lạnh t1 = -30 oC , t2 = -10 0C
ttb =

(t1  t2 ) 30  5

=-200C
2
2

Nhiệt dung riêng của propan ở nhiệt độ trung bình Cn = 1,531 kJ/kg.K
rD = 3,432 kJ/kg
Suy ra lƣợng propan cần tiêu tốn Gn1 = 9,31 kg/s

18


SVTH : Nguyễn Thanh Huyền

GVHD: Tạ Đăng Khoa

CHƢƠNG 4:

TÍNH TOÁN THÔNG SỐ THIẾT BỊ CHÍNH
1

Tính sơ bộ đƣờng kính mâm :
1.1 Diện tích mâm :
- Phƣơng pháp thƣờng dùng để tính toán là phƣơng pháp sử dụng phƣơng
trình để xác định chế độ sặc đĩa chỉ do lỏng bị cuốn theo hơi. Theo phƣơng trình
Souders Brown có thể xác định đƣợc tốc độ sặc thông qua hằng số mâm CSB. Trong
đồ án này, sẽ sử dụng phƣơng trình Kister – Hass :

 .d h2 0,125 G 0,1 TS 0,5

CSB  0,114.[
] .[
] .[ ]
L
L
hcl

(p. 279, [5])

Với :
CSB : Hệ số sặc trong phƣơng trình Souders – Brown , ft/s
dh

Đƣờng kính lỗ, in.

σ

Sức căng bề mặt, dyne/cm.

TS

Khoảng cách giữa các đĩa, in.

hcl

Chiều cao lớp chất lỏng ở chế độ chuyển tiếp từ chế độ lớp bọt sang chế độ tia

và đƣợc tính theo công thức



62, 2 10,5
) n
hcl  hH 2O .(
L


0, 29. Af 0,791.d 0,833
h
h

 H 2O 1  0, 0036.QL0,59 . Af 1,79


với n = 0,0231

dh
Af

QL tải trọng lỏng, ft3/s
Af phần diện tích lỗ trên phần diện tích sục khí
Đối với mâm van, cũng có thể sử dụng công thức trên để dự đoán điểm sặc
mâm nhƣng do chấp nhận các giả thuyết gần đúng nên các số liệu dự đoán có thể sai
số khoảng  10%

19


SVTH : Nguyễn Thanh Huyền

GVHD: Tạ Đăng Khoa

Để tính toán CSB chấp nhận các giả thuyết sau:
 Đƣờng kính lỗ: dh =0,5 in
 Khoảng cách mâm: TS = 24 in
 Chiều cao lớp chất lỏng trên mâm: hcl = 14 in
 Đoạn luyện :

CSB

 0,52.4,535 
 0,114. 

 26,57 

Với :

0,25

0,1

 2, 789   24 
.
 .  14 
26,57

  

0,5

 0, 08ft/s

 luyen  4,535dyne / cm

3
  L  26,57lb / ft

3
 V  2, 789lb / ft

 Đoạn chƣng :

CSB

 0,52.3, 725 
 0,114. 

 27,89 

0,25

0,1

 2,19   24 
.
 . 
 27,89   14 

0,5

 0, 076ft/s

 luyen  3, 725dyne / cm
 '
3
Với :
  L  27,89lb / ft
 '
3
  V  2,19lb / ft
 L  G
U S , ft  CSB
Công thức tính tốc độ sặc :

G

U S , ft  CSB

 L  G
 0, 233 ft / s
G

 Đoạn chƣng : U S , ft  CSB

 ' L   'G
 0, 259 ft / s
 'G

 Đoạn luyện :

(p.33,[13])

Diện tích sục khí thực của tháp AN : Giả thiết tháp thiết kế làm việc tại điểm
80% tốc độ sặc đĩa đế đảm bảo an toàn cho tháp.

AN 

CFS
, ft 2
( SF ).(0,8).U S , ft

(p,290, [5])

Với tháp chƣng luyện, hệ số giảm tốc SF = 0,9 đối với đoạn luyện và SF = 0,9
đối với đoạn chƣng, ta có :

20


SVTH : Nguyễn Thanh Huyền

GVHD: Tạ Đăng Khoa

 Đoạn luyện : CFS=906,5 (m3/h)= 8,74(ft3/s)

AN 

8, 74
 51,93 ft 2
0,9.0,8.0, 233

 Đoạn chƣng : CFS=426,8 (m3/h)= 4,11(ft3/s)

AN 

4,11
 22, 02 ft 2
0,9.0,8.0, 259

Để tính sơ bộ diện tích chảy truyền lỏng AD sẽ sử dụng các giá trị tốc độ tối đa
của lỏng trong kênh chảy truyền ở bảng 7.5 (p,45, [13]). ]), Cho tháp hoạt động ở áp
suất P = 1910 Kpa theo bảng trên tốc độ của dòng lỏng trong kênh chảy truyền nằm
trong khoảng (0,4:0,5) ft/s . Chọn tốc độ này bảng UD=0,45 ft/s. Ở đây không cần chú
ý đến hệ số giảm tốc vì trong bảng đã tính đến xu thế tạo bọt của hệ.
Công thức tính diện tích chảy truyền của lỏng AD
GPM QL 5,17
 Đoạn luyện : AD 


 11,5 ft 2
UD
U D 0, 45
GPM

Q

5,83

2
L
 Đoạn chƣng : AD  U  U  0, 45  12,9 ft

D
D

1.2 Tính đƣờng kính tháp :
Tiết diện ngang của tháp : AT  AN  AD

(p.294,[5])

 Đoạn luyện : ATL=51,93+11,5=63,43 ft2DT=8,98 ft = 2,74 m
 Đoạn chƣng: ATC=22,02+12,9=34,92 ft2DT=6,67 ft = 2,03 m
 Với đƣờng kính tháp tính bằng công thức : DT 

4 AT



 Bảng kết quả tính toán sơ bộ đƣờng kính tháp :
Đại lƣợng

Ký hiệu
dh, in
TS, in
hcl, in
CSB, ft/s
US,ft , ft/s
AN, ft2
AD, ft2
AT, ft2
DT, ft

Đƣờng kính lỗ
Khoảng cách mâm
Chiều cao lớp chất lỏng trên mâm
Hệ số sặc
Tốc độ sặc
Diện tích sục khí hữu dụng
Diện tích chảy truyền lỏng
Tiết diện ngang của tháp
Đƣờng kính tháp

21

Đoạn luyện
0,5
24
14
0,08
0,233
51,93
11,5
63,43
8,98

Đoạn chƣng
0,5
24
14
0,076
0,259
22,02

12,9
34,92
6,67


SVTH : Nguyễn Thanh Huyền

GVHD: Tạ Đăng Khoa

Trong đồ án này , đƣờng kính hai đoạn khác nhau không đáng kể, Chính vì
vậy, đƣờng kính hai đoạn sẽ đƣợc chọn bằng nhau và bằng đƣờng kính lớn nhất trong
hai đƣờng kính đã tính.
Chọn đƣờng kính tháp là 2,8m.

2

Sắp đặt sơ bộ mặt đĩa:
2.1 Số đƣờng đi của lỏng trên mâm:
Ở giai đoạn đầu cần tiến hành sắp đặt sơ bộ diện tích mặt đĩa, vì sắp đặt mặt
đĩa sẽ ảnh hƣởng tới kích thƣớc của tháp, Trong đồ án này, sắp đặt sơ bộ mặt đĩa sẽ
dựa vào hƣớng dẫn chi tiết sắp đặt mặt đĩa của các hãng.
Để xác định số đƣờng đi của lỏng trên đĩa trƣớc tiên cần phải tính sơ bộ chiều
dài ngƣỡng chảy tràn :
LW=0,8.DT = 0,8.9,18  7,344 ft (p.121, [5])
Tải trọng tính theo 1 đơn vị chiều dài ngƣỡng chảy tràn: QL 
 Đoạn luyện :

GPM
, gpm / in
LW

 p.121, 5

(ft2/s)

Lƣu lƣợng lỏng GPM=572,8 (m3/h) = 5,17(ft3/s)
 Đoạn chƣng :

(ft2/s)

Lƣu lƣợng lỏng GPM = 5,83(ft3/s)
Chọn đƣờng đi của lỏng trên mâm phải đảm bảo điều kiện mỗi đƣờng đi của
lỏng có tải trọng lỏng QL (tính theo một đơn vị chiều dài của ngƣỡng chảy tràn) nằm
trong khoảng (7:13) gpm/in hay (100-140 m3/h.m). Nhƣ vậy sẽ thiết kế mâm có 1
đƣờng đi đoạn luyện và 1 đƣờng đi đoạn chƣng.
2.2 Khoảng cách giữa các mâm :
Đối với đoạn chƣng của tháp chọn sơ bộ khoảng cách giữa các mâm TS = 24
in là phù hợp và đối với đoạn luyện cũng tƣơng tự TS = 24 in.
2.3 Các kích thƣớc khác :
Ở giai đoạn thiết kế sơ bộ các kích thƣớc sau đây có thể coi là phù hợp cho
việc sắp đặt mặt mâm :
 Phần diện tích lỗ: Af = 0,2

22


SVTH : Nguyễn Thanh Huyền

GVHD: Tạ Đăng Khoa

 Chiều cao ngƣỡng chảy tràn ở cửa ra khỏi mâm của lỏng: hw = 2,5 in
 Chiều cao mức chất lỏng trong ở trên mâm: hcl = 2 in
 Bề dày của mâm (thép cacbon) tt = 0,3 in
2.4 Bƣớc lỗ :
Các lỗ đƣợc phân bố theo hình lục giác đều, bƣớc lỗ tính theo công thức :

p  0,951.

dh
Af

 0,951.

0,5
0,2

 1,06

2.5 Sắp xếp kênh chảy chuyền :
Kết quả tỉ lệ diện tích chảy truyền trên diện tích tiết diện ngang, có bảng :
Đại lƣợng
DT (ft)

Đoạn luyện
9,18

Đoạn chƣng
9,18

AT (ft2)

63,585

63,585

AD, ft2)

11,5

12,9

AD/AT (%)

18

20,28

Diện tích chảy truyền lỏng trong đoạn luyện và đoạn chƣng là khá nhỏ nên
không cần giảm diện tích này.
Ta có bảng :
Đại lƣợng

Ký hiệu

Đơn vị

Đoạn luyện Đoạn chƣng

Đƣờng kính tháp

DT

ft

9,18

9,18

Diện tích tiết diện ngang của tháp

AT

ft2

63,585

63,585

Diện tích chảy truyền lỏng mép trên

ADT

ft2

11,5

12,9

Diện tích chảy truyền lỏng mép dƣới

ADB

ft2

11,5

12,9

Diện tích sục khí của mâm

AB =AT-ADT-ADB

ft2

40,585

37,785

Diện tích làm việc thực của mâm

AN=AT-AD

ft2

52,085

50,685

2.6 Chiều dài ngƣỡng chảy tràn và chiều rộng kênh chảy truyền :
Các đại lƣợng này tính đƣợc từ hình dạng của kênh chảy truyền, Để xác đinh

nhanh các đại lƣợng này cũng có thể sử dụng các đồ thị của Bolles (p,343, [5]) :

23


SVTH : Nguyễn Thanh Huyền

GVHD: Tạ Đăng Khoa

Ta có bảng :
Đại lƣợng
AD/AT

Ký hiệu

Đoạn luyện

Đoạn chƣng

%

9,043

10,144

0,7

0,72

77,112

79,315

0,14

0,158

Lw/Dj theo Hình 7.51b (p.124,[2])
Chiều dài của ngƣỡng chảy tràn

Lw, in

Wdc/DT theo Hình 7.51b (p.124,[2])
Chiều rộng của kênh chảy truyền

Wdc, in

15,422

17,405

Đƣờng đi của lỏng trên mâm

FPL, in

79,315

75,349

Kiểm tra đƣờng đi của lỏng trên mâm FPL = DT – Wdc , phải lớn hơn 12 in,

Kết quả thu đƣợc hoàn toàn thỏa mãn.

3

Tổng kết sắp xếp mặt đĩa :
Ta có bảng :
Đại lƣợng
Đƣờng kính đĩa

Ký hiệu

Đoạn luyện

Đoạn chƣng

DT, ft

9,18

9,18

63,585

63,585

11,5

12,9

5,75

6,45

52,085

50,685

46,335

44,235

0,00137

0,00136

2

Diện tích tiết diện ngang của đĩa

AT, ft

2

Diện tích chảy truyền lỏng ở mép trên

ADT, ft

2

Diện tích chảy truyền lỏng ở mép dƣới

ADB, ft

Diện tích thực của đĩa

AN, ft

2

2

Diện tích sục khí

AB, ft

2

Diện tích lỗ

Ah, ft

Chiều dài ngƣỡng chảy tràn

Lw, in

75,6

77,76

Chiều dài kênh chảy truyền phía đáy

in

75,6

77,76

Chiều rộng kênh chảy truyền phía đỉnh

in

15,12

17,064

Chiều rộng kênh chảy truyền phía đáy

in

15,12

17,064

Độ dài đƣờng đi của lỏng trên mâm FPL

in

77,76

73,872

Khoảng cách giữa các đĩa

TS,in

24

24

Đƣờng kính lỗ

dh, in

0,5

0,5

Af

0,2

0,2

hw, in

2,5

2,5

Phần diện tích lỗ

Chiều cao ngƣỡng chảy tràn

24


SVTH : Nguyễn Thanh Huyền

GVHD: Tạ Đăng Khoa

Chiều cao lớp chất lỏng trong trên đĩa

hcl, in

2

2

Chiều dày của đĩa

tt, in

Bƣớc lỗ

ρ, in

0,25
1.06

0,25
1.06

3.1 Kiểm tra sặc đĩa :
Khi thiết kế tháp thƣờng chọn tốc độ làm việc cùa tháp bằng khoảng (80-85)%
tốc độ sặc đĩa, Đây là khoảng an toàn cần thiết do có thể có những sai số của các số
liệu cũng nhƣ của các phƣơng trình dùng để tính toán - thiết kế.
Ngoài ra, chọn giới hạn làm việc trên cũng có thể tránh đƣợc sự giảm hiệu
suất đĩa thƣờng xảy ra ở ngay lân cận điểm sặc.
Chiều cao lớp chất lỏng trên mâm ở chế độ phun tia hcl, in cột nƣớc

hH 2O 
Ta có bảng :

0, 29. Af 0,791.d 0,833
h
1  0, 0036.QL0,59 . Af 1,79

Đại lƣợng
Lƣu lƣợng thể tích GPM

(p,320, [5])

Ký hiệu
GPM, gl/m

Đoạn luyện Đoạn chƣng
2522

2619

Lw, in

75,6

77,76

Tải trọng lỏng

QL, gpm/in

33,360

33,681

Đƣờng kính lỗ

dh, in

0,5

0,5

Af

0,2

0,2

hcl, in cột H2O

0,538

0,538

n

0,05775

0,05775

ρL, lb/ft3

26,57

27,89

hcl, in cột lỏng

3,680

3,588

TS, in

24

24

0,080

0,076

2,789

2,19

8,74

4,11

52,085

50,685

Chiều dài ngƣỡng chảy tràn

Phần diện tích lỗ
Chiều cao lớp chất lỏng trên trong ở trên
đĩa ở chế độ phun tia
Thông số n =0,0231 (dh/ Af)
Khối lƣợng riêng của pha lỏng
Chiều cao lớp chất lỏng trong tại chế độ
chuyển tiếp từ lớp bọt sang phun tia
Khoảng cách giữa các đĩa
Thông số c tại điểm sặc mâm

CSB, ft/s

Khối lƣợng riêng của pha hơi

ρv, lb/ft

3

Lƣu lƣợng thể tích

CFS, ft3/s
2

Diện tích thực của đĩa

AN, ft

Tốc độ hơi

US, ft/s

0,168

0,152

Thông số đặc trƣng cho tải trọng hơi

Cs, ft/s

0,057

0,044

SF

0,9

0,9

Hệ số giảm sốc

25