Bài tập lớn PROII: Tính toán thiết kế tháp tách propane từ khí thu được của quá trình FCC có lưu lượng 15000kh trên giờ

BÀI TẬP LỚN
THIẾT KẾ ĐĨA NHẠY CẢM CHO THÁP TÁCH
PROPANE

Giáo viên hướng dẫn : TS. Nguyễn Đình Lâm.
SVTH : Huỳnh Lê Thị Anh Vân
Nguyễn Thái Bình
Lê Văn Hoàng
Lê Quốc Hoàng
Lớp : 04H5

Đà Nẵng 1/09

Page 1


Đề tài
Tính toán thiết kế tháp tách propane từ khí thu được của quá trình FCC có lưu lượng
15000 kg/hr.
Thành phần

C 2 H6

0.01

C 3 H6

0.4

C 3 H8

0.09

iC4=

0.17

nC4=

0.15

iC4

0.1

nC4

0.05

nC6

0.03

Nguyên liệu đi vào ở P = 7 bar, nhiệt độ điểm sôi.
Điều kiện làm việc nhiệt độ reboiler dưới 98 oC
Chất lượng sản phẩm : Hiệu suât thu hồi C3- ở đỉnh bằng 99.5 %( C3=).
Hiệu suất thu hồi butene bằng 99.5% đáy.
Xây dựng hệ thống điều khiển cho tháp và các giá trị cài đặt cho cá thiết bị điều khiển.
1. Sủ dụng Pro II.
2. Xác định thông số làm việc (dựa vào t ≤ 98 oC cho 96 oC) từ áp suất Reboiler.
3. Sử dụng Shortcut.

4. Mô phỏng tháp.
5. Tối ưu đĩa nạp liệu.
6. Chọn hơi nước cấp nhiệt cho Reboiler.
7. Xác định đĩa nhạy cảm và nhiệt độ đĩa nhạy cảm.
8. Xây dựng hệ thống điều khiển với TRC trên đĩa nhạy cảm.
9. Ưu, nhược điểm của hệ thống điều khiển đã xây dựng thiết kế.
10. Kết luận.

1. NỘI DUNG THỰC HIỆN
Đà Nẵng 1/09

Page 2


1.1.

Xác định các thông số làm việc của tháp tách propane
Xác định áp suất làm việc của tháp tách : bằng áp suất của dòng sản phẩm
đi ra khỏi đáy tháp. Giả sử sản phẩm đáy chỉ gồm các cấu tử iC4=, nC4=, iC4,
nC4, nC6.

Từ kết quả trên chọn áp suất làm việc của tháp tách propane bằng 15.7 bar.
1.2. Sử dụng Shortcut : nhằm
 kiểm tra đảm bảo áp suất làm việc của tháp
 nhiệt độ đáy tháp T< 98 oC
Vì nguyên liệu vào tháp ở trạng thái lỏng P = 7 bar, mà P tháp = 15,7 bar nên sử
dụng một bơm để tăng áp.
Nguyên liệu lỏng ở trạng thái bão hòa khi tăng áp trở thành lỏng quá lạnh và để
lên đến nhiệt độ làm việc của tháp cần sử dụng một thiết bị trao đổi nhiệt.
Nhiệt độ nạp liệu của nguyên liệu sau khi qua thiết bị trao đổi nhiệt xấp xỉ 61 oC,

15,7 bar.

Đà Nẵng 1/09

Page 3


Kết quả

Chọn số đĩa là 21, nạp liệu ở đĩa 13.
Xây dựng mô hình mô phỏng tháp chưng cất bằng cách xóa shortcut thay bằng
tháp chưng cất với 21 đĩa.

Đà Nẵng 1/09

Page 4


Kết quả

Tiến hành optimizer để tối ưu hóa đĩa nạp liệu với yêu cầu công suất của thiết bị
đun sôi lại là cực tiểu. Ta có kết quả theo sau :

Vậy đĩa nạp liệu tối ưu là đĩa số 10 với công suất của thiết bị đun sôi lại là 2,1610
Mkcal/hr.
Đà Nẵng 1/09

Page 5

Tính sizing và rating

Đà Nẵng 1/09

Page 6


Nhằm tính được kết cấu đĩa và tổn thất áp suất thực sự khi qua từng đĩa, từ đó có
được tổn thất áp suất thực sự của toàn tháp ( khác so với việc lựa chọn tổn thất áp suất
của từng đĩa là 5 mmbar).
Kết cấu đĩa valve, 1pass, khoảng cách giữa cá đĩa là 609,6 mm, hệ số sặc được cài
đặt là 75%.

Đĩa 20 là đĩa có kết cấu lớn nhất trong toàn bộ tháp 1400,6 mm và được chọn để
tính ating cho toàn bộ tháp.

Đà Nẵng 1/09

Page 7


Ta tính lại được tổng tổn thất áp suất của toán tháp là 0,087 mmbar.

Đà Nẵng 1/09

Page 8


1.3.

Tính toán lựa chọn hơi nước cấp nhiệt cho reboiler

Bằng cách thêm vào một Simple HX làm việc như là thiết bị đun sôi lại ta có kết
quả như sau :
Dùng hơi nước bão hòa ở 5atm, 152 oC, lưu lượng 4291,65 kg/hr.

Đà Nẵng 1/09

Page 9


1.4.

Xác định đĩa nhạy cảm của tháp

Định nghĩa : đĩa nhạy cảm là đĩa tại đó có sự thay đổi nhiệt độ nhanh và đối xứng.

Vậy chọn đĩa nhạy cảm là đĩa số 9.

Đà Nẵng 1/09

Page 10


1.5.

Xây dựng hệ thống điều khiển với TRC trên đĩa nhạy cảm.

Vì đĩa nhạy cảm được xác định bằng cách thay đổi lượng sản phẩm đỉnh ± 5% nên
mô hình thiết kế lựa chọn là thiết kế tháp chưng cất dành cho tháp 2 sản phẩm tác động

lên lưu lượng hồi lưu.
Ưu điểm
Tại đĩa 9 xảy ra sự thay đổi nhiệt độ nhanh và đối xứng nên khi nhiệt độ tại đây
thay đổi TRC và FRC phần hồi lưu đỉnh tháp phát hiện và điều khiển lưu lượng lỏng hồi
lưu.
Đà Nẵng 1/09

Page 11


VD : khi nhiệt độ tại đĩa 9 tăng lên thì TRC phát hiện và qua FRC mở van hồi lưu,
lượng lỏng hồi lưu tăng lên, lượng hơi sinh ra cũng nhiều hơn (nhưng lưu lượng pha hơi
và pha lỏng trên mỗi đĩa là như nhau) áp suất đỉnh tăng lên nhưng nhờ có 1 PRC ( mở
van xả đỉnh bình tách hoặc PRC mở van của thiết bị làm lạnh, công suất của thiết bị làm
lạnh tăng lên) nên áp suất vẫn được duy trì không đổi, chất lượng sản phẩm cũng không
thay đổi.
Nhược điểm
Với thiết kế này chưa xét đến sự thay đổi lưu lượng của nguyên liệu.

2. KẾT LUẬN.

Đà Nẵng 1/09

Page 12