Công nghệ hóa dầu: Thiết bị tách pha

THIT B TÁCH PHA (BALLON)
I. Nguyên lí c bn:
Thông thng mt ballon phi đm bo hai chc nng:
+ Quá trình tách gia các pha đc đm bo.

+ Bo đm thi gian lu ca các pha lng.
1.1. Quá trình tách các pha:
Ballon cho phép tách nhng git lng ra khi pha liên tc có th là hi hoc lng.
a) Pha liên tc là pha hi:
Vn tc pha hi phi đm bo ch yu đ tránh hin tng cun theo nhng git
lng không mong mun. Tr nhng trng hp đc bit, quá trình thit k ballon da vào
nhng gi thit sau:
+ Nhng gi
t lng đc xem nh hình cu và cng.
+ ng kính ca git lng này là 80µm.
+ Có th áp dng đnh lut Newton khi: 1000 < Re < 200000.
Ngi ta đnh ngha, đi vi pha hi, vn tc ti hn Vc đ lôi cun nhng git
lng chính bng vn tc ti đa ca git lng tách khi pha hi.
1048.0 −=
v
l
Vc
ρ
ρ

Vn tc ln nht ca pha hi Va là mt hàm ca Vc và h s k. H s k này ph
thuc vào tng loi ballon và đm lc đ loi b lng.
Va ≤ kVc.
Giá tr k đc chp nhn nh sau:
+ Ballon đng không thit b đm lc: k = 0,8 ;
+ Ballon đng có thit b đêm lc:

Áp sut bé: k = 1,7;
Áp sut chân không: k = 1,2;
+ Ballon nm: k = 1,7.
b) Pha liên tc là pha lng:
Thông thng đ
ây là hn hp hydrocacbon và nc, và có th là:
+ Hidrocacbon phân tán trong nc, trng hp này nc là pha liên tc.
+ Nc phân tán trong hydrocac bon, trng hp này hydrocacbon là pha liên tc.
Ngoi tr nhng trng hp đc bit, khi tính toán thit k ballon ngi ta chp
nhn gi thit sau:
+ Nhng git lng là nhng ht hình cu cng;
+ ng kính bình thng ca nhng ht hình cu này là 100µm;
Trong trng hp tách khó khn do đ nht ca hai pha liên tc cao hoc khi
lng riêng ca hai pha tng đng nhau, ngòi ta chp nhn hiu sut gn th
p đ
tránh trng hp ballon quá dài.
C s tính toán:
+ Trên c s đng kính git lng là 100µm.
+ Có kh nng đng kính git lng tng lên đn 500µm đ đt đn chiu dài ti
đa ca ballon là 10m.
+ Trong trng hp s gn quá khó khn hoc lu lng quá ln ngui ta chp
nhn ballon dài quá 10m.
1.2. Thi gian lu:
Thi gian lu phn ln đc c
đnh bi nhng yêu cu v điu khin và quá trình
thit k ballon.
Ngoài các trng hp đc bit thi gian lu bé nht đc xem xét gia hai mc
HLL và LLL nh sau:
+ Ballon tip liu ca mt phân xng: 30 phút;
+ Ballon hi lu: 5 phút;

+ Sn phm v bn cha: 2 phút;
+ Ballon tip liu cho ct chng ct :
- Di quá trình điu khin lu lng:15 phút;
- Di quá trình đi
u khin ni tip lu lng và mc: 8 phút;
+ Lng nc trong botte: 2 phút.
Nu mt ballon có nhiu ng dng thì ch mt thi gian lu đuc xem xét, đó là
thi gian lu ln nht.
1.3. La chn loi ballon:
Trong mt ballon nm ngang khong không dành cho pha hi đi qua đc bao
gm phn din tích phía trên ca mc cao nht d kin ca ballon, đi vi ballon đng
tit di
n đi qua ca pha hi chính là tit din nm ngang ca ballon.
Tùy theo tng trng hp mà có nhiu cách chn ballon khác nhau. Nu nguyên
liu vào cha mt lng hi ln và mt lu lng lng bé thì chn ballon đng là tt
nht vì tit din ngang ca ballon chính là tit din hi đi qua. Ví d: trong trng hp
ballon trên đng hút ca máy nén có mc đích là không cha mt lng lng nào vào
máy nén, nu không s làm cho máy nén rung và dn đn h hng máy nén.
Ballon nm thng s d
ng khi cha nguyên liu và các sn phm ca thit b phn ng
hoc đ lng nc.
1.4. ng kính và t s L/D:
a) ng kính bé nht:
Do nhng ràng buc khi lp đt các thit b điu khin dn đn nhng yêu cu v
đng kính ti thiu ca ballon. Tr nhng trng hp đc bit, thông thng đng
kính ca ballon phi tho mãn nh
ng yêu cu sau:
+ Ballon nm mt phòng (có hoc không có botte): D ≥ 800mm;
+ Ballon nm có hai phòng: D ≥ 1000mm;
+ Ballon đng: D ≥ 600mm.

b) ng kính ln nht:
Tr nhng trng hp ngoi l hoc yêu cu ca khách hàng thì thông thng
đng kính ti đa ca ballon: d < 3500mm.
c) T l L/D:
T l gia chiu dài và đng kính (L/D) ca ballon ph thuc vào áp sut làm
vic. Tr nhng trng hp đc bit, t l
 H/D phi tuân theo quy tc sau:

Áp sut (bar tng đi) L/D
P < 20
20 < p < 80
80 < p < 150
P >150
3
3÷4
4÷5
5÷6

Thông thng đi vi ballon nm thì t l L/D có th thay đi. i vi ballon
đng mà có đng kính bi tit din pha hi đi qua ln có th dn đn chiu dài rt ln
không phù hp vi quá trình.
1.5. Thit b đm lc:
Hot đng ca đm lc này có tác dng đm bo s liên kt li ca nhng git
lng phân tán trong pha hi đ cho quá trình tách đc trit đ. Nó có cu to rt đn
gin là mt tm li kim loi, hiu sut hot đng ph thuc vào vn tc pha hi, hiu
sut làm vic cao nht khi 0,8Vc ≤ Va ≤ 1,7Vc.
Tn tht áp sut khi qua thit b loi b lng này nh (<10
-3
bar đi vi vn tc hi
<2m/s) nên có th b qua s tn tht áp sut này.

Vt liu ch to ballon thay đi tu thuc theo quá trình n mòn ca các lu th.
Thông thng bên trong ballon là thép cacbon, bên ngoài là thép hp kim thp. Trong
nhng trng hp đc bit, ballon làm vic trong điu kin khc nghit (áp sut cao, môi
trng n mòn) có th s dng thép 304.
Tùy thuc loi nguyên liu mà ngi ta s
 dng các loi vt liu sau:
Nguyên liu Vt liu
Axit HNO
3
, phân đon du m
Dung dch cha axit naphtennic, n mòn
Cha hi nc, nc, HNO
3

Thc phm
Dung dch có đ n mòn rt cao
Thép 304
Thép 316
Thép 403
Titanium
Teflon
1.6. m tách loi:
Mc đích:  tách các ht lng phân tán trong pha lng, quá trình tách đoc thc
hin bi s kt dính. Nhng ht lng đi qua đm s bám lên các si trong đm, gp li
vi nhau và ln dn lên, quá trình này ng dng cho git có kích c >100µm. Mun tng
hiu qu làm vic ca đm thì pha phân tán phi làm t b mt ca đm, vì vy tu loi
dung dch mà ta chn vt liu làm đm cho thích hp:
+ i vi nc phân tán trong hydrocacbon: chn đm bng kim loi;
+ i vi du phân tán trong nc: chn đm bng vt liu tng hp.
1.7. Các loi đáy ballon:

Thông thng là hình elip vi t l trc dài: trc ngn là 1,9 : 1. Trong thc t
ngi ta ly t l 2:1 khi thit k.
i vi ballon làm vic  áp sut cao (>80 bar eff) thì đáy có d
ng hình bán cu.
i vi các ballon có đng kính < 600mm thì đáy s dùng vòng kp.
Hình 1: Các mc trong ballon
Trong quá trình tính toán thì đáy ca ballon có th b qua vì các lý do sau:
+ Th tích đáy xem nh là mt h s an toàn.
+ Thông thng trong quá trình thit k ngi ta không quan tâm đn loi đáy
đc s dng. Tuy nhiên trong quá trình ci tin, th tích đáy phi đc tính đn.
Chú ý:
Th tích ca mt đáy hình elip có th đc tính theo công thc sau:
p
D
V
T
12
3
π
=
Vi:
V
T
: th tích toàn b đáy.
p: t s trc dài : trc ngn.
D: đng kính đáy.
Trong trng hp ballon nm có đáy hình elip, chiu cao mc cht lng trong đó
là H thì ta tính th tích cht lng  đáy nh sau:

⎥

⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
−
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
=
D
H
D
H
V
V
T
H
23
2

Vi:
V
T
đc tính  công thc trên, thì ta s tính đc V
H
,

đó chính là th tích lng trong đáy vi chiu cao H.
Trong trng hp đáy ballon là hình cu thì công thc
tính V
T
ch thay đi t l trc p = 1.
1.8. Cách gi tên các mc:
LSHH (Level Swich High High): mc ct cao nht,
dùng đ ct hot đng ca máy nén.
HLL (High Liquid Level): mc cao ca lng;
LAH (Level Alarm High): mc cnh báo cao,
cnh báo cht lng có th dâng cao.
LAL (Level Alarm Low): mc cnh báo thp, cnh báo cht lng có th xung
thp.
LLL (Low Liquid Level): mc thp ca cht lng.
LSLL (Level Swich Low Low): mc ct thp nht, dùng đ ct hot
đng ca bm
cht lng.
LT (Lign Tangence): mép ca ballon.
Chú ý: Mc cht lng ballon hot đng bình thng NLL (Normal Liquid Level)
không phi nm c đnh ti mt v trí mà nó có th dch chuyn gia hai v trí HLL và
LLL, nhng khi xem xét thì mc NLL này nm ti v trí 50% gia mc cao nht và thp
nht.
II. Thit k các loi ballon:
2.1. Balon đng thông thng (ballon vertical classique):
Gi D là đng kính ca ballon. ng kính D này phi tha mãn nhng yêu cu:
+ Vv ≤ KVc.
+ Bo đm thi gian lu.
+ T l L/D phi đm bo.
Trong đó: Vv: vn tc pha hi [m/s];
Vc: vn tc ti hn [m/s];

K: h s ph thuc vào tng loi thit b, có thit b đm lc hay không.
ng kính bé nht cn thit đc xác đ
nh trong trng hp lu lng pha hi đi
qua ln nht. Lu lng ln nht ca pha hi xác đnh theo giá tr sau
vl
v
Qv
ρρ
ρ
−
. Nu
không có pha lng (ballon trc máy nén) thì t trng ca pha lng ngi ta c đnh là
600kg/m
3
.
Nu pha hi quá bé thì đng kính đc xác đnh bi th tích lng có trong ballon
và t l L/D. Trong trng hp này ngoài các điu kin trên thì ta xác đnh vn tc ca
pha hi theo các giá tr sau:
+ 0,8Vc: nu không có thit b đm lc.
+ 1,7Vc: nu có thit b đm lc.
Nu không có pha hi thì s không có thit b đm lc (matelas éliminateur) và
ballon đc thit k da vào lng lng có trong ballon và t l L/D.
Quá trình thi
t k đc thc hin nh sau:
+ H1 = 0 nu không có thit b đm.
+H1 = 0 vi đáy hình cu ngay c khi có thit b đm lc.
+H2: thng đc c đnh bi giá tr 150mm (đây là b dày ca thit b đm lc).
+H2=0 nu không có thit b đm lc.
Hình 2: Ballon đng thông thng.
+H3=2d: nu có thit b đm lc. Vi d là đng kính ng np liu;

+H3=max (150+
2
DIAM
; 2d): nu không có thit b đm lc.
Giá tr DIAM ca mt ng đc xác đnh theo bng 1. Giá tr này chính là giá tr
ca đng kính ng cng thêm giá tr đ hàn ng này vào thit b.
+H4=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
++
2
300
2
3.0
dd
D

Khong cách này đc xác đnh đ đm bo s đi qua ca pha hi t b lch dòng
(défecteur) đn mc cao nht ca lng.
+H4 ≥ d+200
+H5: đc c đnh bng 0.2H6.
Trong trng hp tng quát đ dng hot đng ca máy nén thì tn ti mc LSHH
đ tránh trng hp cht lng dâng quá cao làm cho pha hi ln nhiu lng có th làm h
hi máy nén. Ngi v
n hành phn ln s đc cnh báo bi mt cái đèn ni vi thit b
điu khin, đèn này đc đt di mc HLL.

Nu mc cht lng ln hn LSHH thì s làm dng máy nén.  tránh tình trng
dng máy đt ngt này, khi thit k cn phi b trí mt thi gian gi là thi gian can
thip (temps d’intervention) gia hai
mc HAL và LDHH đ ngi v
n hành
có th có thi gian đ x lý không cho
mc cht lng vt qua mc LSHH.
Nu không có mc LSHH thì
H5=0.
H6: đc tính chính là thi gian
lu ca cht lng trong ballon. Trong
trng hp ballon không có pha lng (ví
d nh ballon trên đng hút ca máy
nén) thì chúng ta ly giá tr là 300mm.
H6 đc xác dnh theo công thc sau:
2
4
6
D
TQ
H
SL
π
=
Vi:
Q
L
: lu lng pha lng;
Hình 3 : Ballon tip liu
Ts: thi gian lu ca lng trong ballon, [s];

D: đng kính ca ballon [m];
Phi bo đm t s L/D sao cho phù hp vi áp sut, bng cách thay đi D và H6
trong khi c đnh Ts.
H
7
c đnh bng 0,2 H
6
.
Tng t nh H
5
,

nu mc lng thp hn LSLL có th làm dng hot đng ca
bm sn phm. Cn phi b trí mt mc cnh báo, mà thi gian t mc cnh báo đn
mc LSLL ln hn hay bng thi gian can thip ca ngi vn hành.
Mc ct LSLL này s dng trong các trng hp sau:
+ Lng đc đa ra khi bm: LSLL s dng bm;
+ Tu
n hoàn lng t ballon: LSLL s dng bm tun hoàn.
H
8
: Khong cách t mc thp nht LSLL (hoc LLL) đn mép di ca thit b
thng đc c đnh và bng 300mm. ây ch là giá tr trung bình, tu cu trúc tng
ballon mà giá tr này có th thay đi.
H9 và H10: đây là khong cách gia mc đèn cnh báo và các mc HLL và LLL.
Chúng đc xác đnh nh sau:
Nu không có các mc ct (LSLL và LSHH) thì h9 và h10 đc tính tng ng
vi 10% thi gian lu.
Nu có các mc c
t (LSLL và LSHH): H9 và H10

đc tính tng ng vi thi gian 30% thi gian lu.
2.2.2. Thit k ballon tip liu (ballon de charge):
Cu to và v trí các mc đc miêu t nh hình 3.
Nu gi D là dng kính trong ca ballon, thì đng
kính D này phi tho mãn các ràng buc sau:
+ Bo đm thi gian lu.
+ T l L/D tha mãn theo ràng buc ca áp sut.
ng kính D đc tính theo công thc sau:

3
4
H
TQ
D
L
SL
πρ
=

Trong đó:
D: đng kính ca ballon, [m];
Q
L
: lu lng pha lng, [kg/s];

L
: khi lng riêng lng, [kg/m
3
];
H

3
: đ cao hu ích gia mc HLL-LLL, [m];
T l L/D có th đt đc nh s thay đi D và H
3
vi thi gian lu c đnh.
Các đon H
2
,H
4
,H
6
, H
7
:
Vi s tn ti các mc ct cao (LSHH) và mc ct thp (LSLL) thì 4 khong cách
này có đ dài bng nhau. Bn khong cách này đc tính da trên c s là thi gian can
thip (tems d’intervention) gia mc đèn và mc ct là 5 phút. Vì vy các đon H
2
, H
4
,
H
6
, H
7
đc tính theo thi gian lu là 2,5 phút.
Nu không có mc ct thì H
2
= 0 và H
4

= 0.2H
1
;
H
1
: + Nu có mc LSHH : H1= 500mm.
Nu không có mc LSHH : H
1
ly giá tr ln nht ca hai giá tr là :500mm và đ
cao tính đc vi thi gian lu là 2,5 phút gia 2 mc LT và HLL.
H5: +Vi s có mt ca LSLL: H5=300mm .
+ Nu không có mt ca LSLL: H5 ly giá tr ln nht ca hai giá tr sau: 300 mm
và chiu cao tính đc ng vi thi gian là 2,5 phút gia mép di ballon LT và LLL.
Ballon de charge này khác vi ballon đng c đin là v trí ng np liu. ng np liu
ca ballon đng c
 đin  mc trên nht (LSHH), vì vy lng hi có th thoát ra d
dàng. Còn v trí ng np liu ca ballon de charge nm di mc thp nht (LSLL), do
nguyên liu vào là cht lng quá lnh vì vy lng hi xem nh là không có. Nu nguyên
liu vào có cha mt lng hi nào đó thì không dùng ballon de charge vì ng tip liu
nm  di và lng hi s làm khuy đng không đm b
o quá trình lng.
2.3. Ballon đng tách 3 pha (séparteur triphasique vertical):
Cu to và đnh ngha các mc theo hình 4.
Loi ballon này đc dùng cho quá trình tách 3 pha: pha hi, pha hydrocacbon
lng và nc. Nguyên liu ca ballon này thng là các sn phm đi ra t các thit b
phn ng có áp sut cao ví d quá trình hydocracking. Loi ballon đng này thng dùng
đ gim giá thành thit b do s dng  áp sut cao, khong 150 bar. Vi áp sut này thì
kh nng lng vi thit b ballon đ
ng tt hn ballon nm.
+ ng kính ca đm lc đc xác đnh da vào vn tc pha hi

Hình 4: Ballon đng ba pha.
1048.07.17.1 −×==
V
L
VcVv
ρ
ρ
, [m/s] và lu lng pha hi Qv [m
3
/s]. Ta tính
đc din tích ca đm lc theo công thc
sau:
Vv
Qv
S
D
= , [m
2
].
T din tích này ta tính dc đng
kính đm lc theo công thc sau:
π
D
S4
D
D
= , [m ].
Các mc hydrocacbon lng đc xác
đnh nh sau:
 tính đng kính trong ca ballon,

ngi ta da trên c s là: c đnh thi gian
lu Ts và c đnh chiu cao hu ích gia hai
mc HLL – LLL = H
6
= 2D.
Ta có công thc sau:
L
SL
TQ
D
ρ
π
=× 2
4
D
2
;
Vy ta xác đnh đng kính ballon:
πρ
L
SL
TQ
D
2
3=
, [m].
Vi: QL: lu lng lng, [kg/m
3
];
Ts: thi gian lu lng,[s];


L
: khi lng riêng ca hidrocacbon, [kg/m
3
].
Sau đó đem so sánh D
đm lc
và D
ballon
. Nu D
đm lc
> D
ballon
thì ta chn đng
kính ballon chính là đng kính đm lc.
+ H
2
: b dày ca đm lc, đc c đnh bi giá tr 150mm.
+ H
3
: khong cách t đm lc đn tâm ng tip liu. H
3
=2d; vi d là đng kính
ng tip liu. Tu theo lu lng ca nguyên liu mà ta chn đng kính thích hp.
H
4
: khong cách t tâm ng tip liu đn mc cao nht ca pha hydrocacbon lng
(LSHH (HC)). Khong cách này phi bo đm đc đng đi ca pha hi t b lch
dòng (defecteur) đn mc cao nht LSHH. H
4

=0,3D+
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
+
2
300
2
dd
, [mm].
H
6
: đây là chiu cao hu ích gia hai mc HLL và LLL ca pha hydrocacbon lng
và đc tính theo hai cách sau:
H
6
=2D;
L
SL
D
TQ
H
ρπ
2
4
6 =
.

+ H
5
: - Nu có mc ct LSHH thì H
5
=0,6×H6;
- Nu không có LSHH thì H
5
=0.
+ H
7
: - Nu có mc ct LSHH thì H
7
=0,6×H6;
- Nu không có mc ct LSHH thì H
7
=0.
+ H
9
và H
10
: đây là khong cách gia mc đèn cnh báo và các mc HLL và LLL.
c xác đnh nh sau:
Nu không có các mc ct (LSLL và LSHH): H
9
và H
10
đc tính tng ng vi
thi gian10% thi gian lu.
Nu có các mc ct (LSLL và LSHH): H
9

và H
10
đc tính tng ng vi thi
gian 30% thi gian lu.
+ H
8
: khong cách gia mc thp nht ca pha hydrocacbon lng (LSLL ca HC)
và pha nc (LSHH ca nc). c tính tng ng vi thi gian lu là 2 phút, vy H
8

đc xác đnh nh sau:
L
L
D
Q
H
ρπ
2
24
8
×
=
+ H
11
: bng 0,2 thi gian lu ca nc. Vì đây là ballon đng nên đ cao t l
thun vi thi gian lu khi lu lng c đnh, vì vy: H11=0,2H
12
.
+ H
12

: đây là chiu cao hu ích gia hai mc HLL và LLL ca nc.
Thi gian lu ca nc trong thit b này là: 5 phút.
+ H
13
: khong cách gia mc LLL (cng là LT) và mc LSLL ca pha nc. H
13

thng đc c đnh bi giá tr D/4.
- Nu tn ti  mc thp nht (LSLL ca pha nc), thì ta chng minh đc rng
thi gian lu trong vùng này ln hn 20% thi gian lu ca nc trong vùng HLL-LLL
(nc).
- Th tích trong khong H
13
vi chiu cao (LSHH ca nc) vi chiu cao D/4
đc tính theo công thc sau:
+ H
14
: đây là khong cách gia mc lu HLL và mc đèn HAL ca pha nc.
Khong cách này đc tính nh sau:
Hình 4 : Ballon tách cc.
Nu không có mc ct cao (LSHH ca nc): H
15
tng ng vi thi gian lu là
10% thi gian lu ca nc.
- H
15
: đây là khong cách gia đèn LAL và mc thp LLL. Khong cách đc xác
đnh ging H
15.

- Nu không có mc ct cao (LSLL ca nc): H
16
tng ng vi thi gian lu là
30% thi gian lu ca nc.
+ m hp dính (Matelas coalesceur): đc ngn dc trong ballon t mc LSLL
ca pha hydrocacbon lng đn mc LL lng ca nc.
2.2.4. Thit k ballon tách cc (ballon de decokage):
Ballon tách thng đc đt trên
đng sn phm ra ca mt lò đt hoc
ca mt thit b tái sinh xúc tác bng cách
đt cc (ví d thit b tái sinh xúc tác ca
phân xng FCC). Vai trò ca nó làm lnh
dòng lu th khí và by các ht rn bng
nc, đng thi nó có nhng mc đích ph
là sn xut hi nc và thu hi cc. Cu
to ballon de decockage nh hình 4.
Quá trình thit k ballon tách cc
gm 2 bc sau:
1. Xác đnh lu lng vào và ra.
2. Thit k ballon.
2.2.4.1. Xác đnh lu lngvào và ra:
Ngi ta chp nhn rng nguyên li
u vào ballon này ch  trng thái khí và xem
khí này có lu lng n đnh. Vì mt lý do là nguyên liu vào ballon tách cc chính là
đng ra ca sn phm ca lò đt hoc thit b tái sinh xúc tác bng cách đt cc.
Ballon này hot đng di áp sut khí quyn đc c đnh bi hai điu kin sau:
- Khi lng phân t ca nguyên liu: MW=18g/mole.
- Áp sut: P=1atm.
Các điu kin ca đu vào:
+ Lu l

ng khi lng pha hi: Qvap, [kg/h];
+ Nhit đ pha hi: 500
o
C;
+ Lu lng nc làm lnh: Qw, [kg/h];
+ Nhit đ nc làm lnh: Tw, [
o
C]
Các điu kin đu ra:
+ Lu lng pha hi bng lu lng pha hi vào cng vi 40% lu lng nc b
bc hi  nhit đ 160
o
C: Qvap+0.4Qw, [kg/h];
+ Pha lng bao gm 60% lu lng nc làm lnh cha b bc hi  nhit đ
80
o
C. Entanpi ca hi nc  các nhit đ đó nh sau:
H (hi nc, 500
o
C, 1atm) = 835kcal/kg;
H (hi nc, 160
o
C, 1atm) = 671kcal/kg.
Phng trình cân bng nhit lng:
Qvap×835+Qw× Tw = Qvap× 671+0.4×Qw × 671+ 0.6 × Qw × 80.
Xem nc lng có entanphi=1kcal/kg;
Bit đc Qvap và Tw ta s tính đc Qw.
+ Pha hi: Qvap + 0.4 × Qw ;
+ Pha lng: 0.6Qw;
Khi lng riêng ca pha hi đc tính nh hi nc:

ρ
hi vào
=
500273
273
4.22
18
+
× =0.28kg/m
3
(hi nc  500
o
C,1at);
ρ
hi ra
=
160273
273
4.22
18
+
× =0.51kg/m
3
(hi nc  160
o
C,1at);

2.2.4.2. Thit k ballon tách cc (ballon decokage):
+ ng kính D: đc xác đnh da vào vn tc pha hi và lu lng hi đi ra
nh sau: Vv=2Vc.

+ H1=150+
2
)(dDIMA
.
+DIMA: mt giá tr suy ra t d  bng 1.
+H2=1.5×d;
+H3=D;
+H4=D/2.
2.2.5. Thit k ballon nm có botte hoc không có botte (ballon horizontal avec ou
sans botte):
Cu to và s b trí các mc nh hình 5.
Trong trng hp có s lng nc thì ballon có thêm mt botte đ lng nc nhm
mc đích tránh cho chiu dài ca ballon tr nên quá dài bi s lng nc ca pha th ba.
Gi D: đng kính trong ca ballon.
Quá trình tính toán phi tho mn các yêu cu sau:
+ Có mt vùng cho pha hi đi qua gia mc trên cùng (LSLL hoc HLL nu
không có m
c LSHH) và mép trên ca ballon (LT), vi vn tc ca pha hi là: Vv=KVc.
+ Bo đm thi gian lu ca lng.
+ Bo đm t l L/D tho mn.
Vic tính toán đc thc hin bng phng pháp gn đúng liên tc vi s gi thit
ca đng kính hoc th tích tng. Tc là ta chn mt đng kính hoc th tích tng bt
k, sau đó tính các kích thc khác, l
y kt qu so sánh vI yêu cu đt ra, sau đó có th
tng hoc gim giá tr ban đu cho kt qu phù hp thì thôi. ây là phng pháp tính lp.

Quan h gia đ cao và din tích mt hình tròn (hình 6).
Gi Ad: phn din tích hình qut chim bi dây cung AB;
At: din tích ca hình tròn;
H: CD;

D: đng kính ca hình tròn;
a: góc (OA,OC);

Hình 6 : Quan h đ cao và din tích.
Ta có: H = OC-OE;
Suy ra: H=
22
DD
−
cos(a);
Vy ta có:
2
cos(a)
2
1
−=
D
H
(1);
Ta có:
8
)sin(
4
22
aDaD
SSAd
OABOACB
−=−= ;
Mà ta có: At=
4

2
D
π
;
Vy ta có:
π
2
)2sin(2
A
t
aaAd −
= (2).
Vy ta có th chuyn d dàng t quan h
D
H
và
At
Ad
thông qua a.
Tính toán các mc:
+ H1: đc tính toán theo vn tc pha hi Vv và lu lng hi Qv, ta s tính đc
tit din pha hi đi qua, ta s suy ra đc H1qua quan h
D
H
và
At
Ad
. Nhng giá tr H1
nay không nh hn 300mm và 0,2D. Nh vy ta ly giá tr nh nht ca ba giá tr: H1
tính theo pha hi, 300mm và 0,2D.

+ H2 nu có mc LDHH thì H2 tng ng vi thi gian lu là 20% thi gian lu
ca mc HLL-LLL. Nó đc ng dng khi dng máy nén.
Nu không có mc LSHH thì: H2=0.
+H3: đc tính da vào thi gian lu Ts ca hydrocacbon.
+ H4: ging nh h2.
+ Nu có mc LSHH thì h4 tng ng vi thi gian lu là 20%Tsoutirage. Nó
đc s d
ng đ dng hot đng ca bm sn phm.
+ H5: đc tính toán nh sau:
+ Nu không có s lng nc thì:H5=150mm.
+ Nu có s lng nc thì chiu cao H4+H5 có th tng lên đ bo đm quá trình
lng nc. H4+H5 s ly mt trong hai giá tr sau: 0,2D hoc 4 phút thi gian lu, và ly
giá tr ln nht. ng thi phi bo đm chiu cao H5 phi ln hn chiu cao ca thit b
chng xoáy.
Chiu cao ca thit b chng xoáy: d+125mm, vi d là đ
ng kính ng tháo sn
phm.
+ H6, H7 là khong cách gia mc đèn và các mc HLL và LLL, chúng cng
đc tính tng t nh ballon đng, ngha là:
- Nu không có các mc ct (LSHH và LSLL): ng vi thi gian lu là 10% thi
gian lu hydrocacbon.
- Nu có các mc ct: ng vi thi gian lu 30% Ts.
Bng quan h gia đng kính ng và DIAMX (bng 1):

ng kính ng (inch) DIAMX (mm)
1
1/2

2”
3”

4”
6”
8”
10”
12”
14”
16”
18”
20”
24”
26”
28”
30”
170
180
210
250
310
380
470
560
620
690
780
870
948
1050
1105
1263
2.2.6. Tính toán và thit k botte:

Quá trình thit k botte phi tha mãn các yêu cu:
+ Bo đm thi gian lu ca nc gia mc cao và mc thp ca nc, gia HLL
và LLL là hai phút.
+ Cho phép nhng ht hydrocacbon đ thi gian đ đi lên.
Hình 7 : Các mc ca botte
ung kính botte đc tính da vào vn tc ca nc, đng kính này không nh
hn D/3 và vi gi thit rng ht nc có đng kính là 100µm. ng kính ca botte
trong mi trng hp không nh hn 300mm.
Nu nh lng nc là không có thì đng kính botte đc ly giá tr nh nht
ca:
 cao HLL-LLL: không nh hn 500mm, và đc tính da vào thi gian lu
nc lu lng nc và
đng kính botte.
Nhng có trng hp cn lu ý sau:
+ Vi nhng ballon có áp sut tính toán nh hn 35 bar eff, thì đng kính botte
có th đt ti giá tr D/2.
+ Vi nhng ballon có đng kính nh
hn 1.5m, thì đng kính botte cng có th đt
giá tr D/2.
Các giá tr H1, H2, H3, H4, H5, H6, H7 thì
tính tng t nh mt ballon đng.
+ H1: đc c đnh là 450mm.
+ H2: tính vI 20% thi gian lu ca
nc.
Nu không có mc LSHH thì H2 = 0.
+ H4: tính vi 20% thi gian l
u ca nc.
Nu không có mc LSLL thì H4 = 0.
+ H5: đc c đnh là 300mm.
+ H6, H7: đc tính nh sau:

- Nu không có mc ct (LSHH, LSLL): tính vi 10% thi gian lu ca nc.
- Nu có các mc ct (LSHH, LSLL): tính vi 30% thi gian lu ca nc.
2.2.7. V trí ca botte:
Botte đc đt  v trí gn mép ballon  đu ra ca hydrocacbon.
Theo hình 8 botte đc đt gn mép LT mt đon là Z mà ta cn xác đnh. Giá tr
Z bao gm:
+ 100mm khong cách t mép ti múi hàn;
+ 50mm khong cách t múi hàn đn ng thao sn phm;
+ DIMA: đng kính cn thit đ lp đt ng tháo sn phm, tra bng 1 quan h
gia đng kính ng và DIMA;
+ 50mm: khong cách t ng tháo sn phm đn botte;


+ Y=0.25D
botte
.
 đm bo quá trình lng ta phi xác đnh khong cách t ng tip liu đn v trí
ca botte. Khong cách này phi ln hn đon đng ngang mà pha nc đi qua. Chúng
ta phi tin hành xác đnh nh sau:
Gi:
L: chiu dài ballon;
H: đ cao ca pha lng cn xét đn mép di ca ballon, tc là git nc s ri
vi đ cao H này;
V
LT
: vn tc liên tc, tc vn tc thng.
V
L
: vn tc lng;
d: đng kính ng tip liu;

L
L
: khong cách t ng tip liu đn botte;
L
N
: đon đng ngang mà git lng đã đi vI đ cao là H.
Ta thy rng git nc chu tác dng ca hai vn tc là V
LT
và V
L
nh hình 9.
Vy L
N
=H×
L
LT
V
V
;
Khong cách t mép bên trái ca ballon đn ng tip liu bao gm:
+ 100mm khong cách t mép ti múi hàn;
+ 50mm khong cách t múi hàn đn ng thao sn phm;
+ DIMA (d)/2: khong cách t bên trái ng tip liu;
Vy khong cách t ng tip liu ti botte là:
L
L
= L - (100+50+DIMA(d)/2-Z;
Hình 8 : V trí ca botte
Chúng ta so sánh hai giá tr L
N

và L
L
:
+ Nu L
N
< L
L
: quá trình lng tho mãn;
+ Nu LN > LL: quá trình lng cha tho mãn, phi tng chiu dài ca botte lên
cho đn khi nào L
N
< L
L
thì thôi;
Nu tng chiu dài lên quá mc qui đnh mà quá trình lng vn cha tho mãn thì
chúng ta li tng đng kính git lng lên 200µm, khi đó vn tc lng s tng lên và L
N

s gim xung.







Hình 9 : Quá trình lng.
2.2.8. Tính toán thit k ballon có vách ngn (baffle):
D, H1: đng kính ballon và đ cao mà pha hi đi qua, đc các đnh ging nh
ballon nm không có vách ngn.

Có H1 xác đnh đc đ cao ca vách ngn.
Cu to và đnh ngha các mc ca pha hydrocacbon và pha nc nh hình 10.
Ballon đc chia thành hai phòng, mt phòng đ lng nc và mt phòng đ lng
hydrocacbon.
H1: đc xác đnh da vào lu l
ng hi và vn tc hi. Cách xác đnh hoàn toàn
ging vi ballon nm không có vách ngn.
Gi L1, L2 là chiu dài ca phòng nc và hydrocacbon. Ta chia phòng này theo
t l vi th tích cht lng cha trong hai phòng. Tc là:
K =
HCHC
nuocnuoc
TQ
TQ
L
L
×
×
=
2
1
;
Vi:
+ Q
nuoc
: lu lng th ca tích nc, [m
3
/h];
+ Q
HC

: lu lng th tích ca hydrocacbon, [m
3
/h];
+ T
nuoc
: thi gian lu ca nc, [phút];

L
N
H
V
L

V
LT
+ T
HC
: thi gian lu ca hydrocacbon, [phút].


Xác đnh các mc trong phòng lng nh sau:
+ H’1: nu có mc ct cao LSHH, H’1=150mm; nu không có mc ct cao LSHH,
H’1=0;
+ H’2: là giá tr ln nht ca hai giá tr sau: đ cao ng vi thi gian lu 4 phút
ca pha nc hoc 0.2D. Vi D là đng kính ballon.
+ H’3: chúng ta tính đ cao này ng vi thi gian lu ca nc, thng thì thi
gian lu này là 2 phút, tuy nhiên nu quá trình tách nc khó do hiu s khi lng riêng
ca hai pha nh thì thi gian lu này ph
i ln hn 2 phút. Tuy nhiên đ cao này phi ln
hn giá tr là 300mm.

+ H’4: ly giá tr bng H’2.
+ H’5: đc các đnh nh sau:
- Nu có mc ct di LSLL, H’5 ly giá tr ln nht ca hai giá tr sau: 150mm
và d, vi d là đng kính ng tháo nc ra.
Và H’4 phi ln hi H’5.
- Nu không có mc LSLL, H’5=0 và phI chng t đc: H’4>d.
+ H’6, H’7: đc xác đnh nh sau.
- Nu không có các mc ct (LSHH và LSLL): đ cao này tính tng đng v
i
0.1T
nuoc
.
- Nu có các mc ct (LSHH và LSLL): đ cao này đc tính tng ng vi 0.3
T
nuoc
.
Xác đnh các mc lng trong phòng lng hydrocacbon:
Hình 10 : Ballon có vách ngn
+ H2: nu có mc LSHH thì H2 tng ng vi thi gian lu là 20% thi gian lu
ca mc HLL-LLL. Nó đc ng dng khi dng máy nén.
Nu không có mc LSHH thì H2=0.
+ H3: đc tính da vào thi gian lu ca hydrocacbon.
+ H4: ging nh H2:
- Nu có mc LSLL thì H4 tng ng vi thi gian lu là 20% thi gian lu ca
hydrocacbon. Nó đc s dng đ dng bm sn phm.
+ H5: đc tính toán nh sau:
- Nu không có s l
ng nc thì: H5=150mm.
- Nu có s lng nc thì ta có chiu cao H4+H5 co th tng lên đ đm bo quá
trình lng nc. H4+H5 s ly giá tr ln nht trong hai giá tr sau: 0.2D hoc 4 phút thi

gian lu. ng thi phi đm bo chiu cao H5 phi ln hn chiu cao ca thit b chng
xoáy.
Chiu cao thit b chng xoáy: d +125 mm, vi d là đng kính ng tháo sn
phm.
+ H6, H7: là kho
ng cách gia mc đèn và các mc HLL và LLL. Cng tng t
nh ballon đng ngha là: nu không có mc ct (LSLL và LSLL), tính tng ng vi
10% thi gian lu hydrocacbon; nu có các mc ct: tính tng ng vi 30% thi gian
lu hydrocacbon.

QUÁ TRÌNH IU KHIN MC.
1. Tng quát v quá trình điu khin:
Tng quát ca quá trình điu khin mt khâu có s đ mô t sau:

Trong đó:
Y1,Y2,Yn: là các thông s nhiu;
M: thông s đo và cn điu khin;
T: transmetter đ chuyn đi thông s đo ra tín hiu chun (tín hiu đng, tín hiu
đin hay tín hiu s);
C: giá tr consigne;
R: regulater dùng đ so sánh tín hiu đc truyn t transmetterr vi giá tr
consigne.
Khi thông s nhiu vào h thng làm giá tr đo cng thay đi, thit b transmettor
s chuyn đi các thông s này thành tín hi
u khí đng hoc tín hiu đin và truyn cho
thit b regulator. Thit b regulator so sánh tín hiu này vi giá tr consigne đ cho ra
quyt đnh là đóng hay m van, đng ra ca thit b degulater cng là tín hiu khí đng
hoc tín hiu đin. Thit b servo- moteur nhn tín hiu ca R s chuyn thành tín hiu c
s đóng hoc m van.
a) Chuyn đi khí đng.

Thit b
 transmettor T s chuyn đi thông s đo đc M (áp sut, nhit đ, lu
lng, mc v.v.) ra tín hiu tng t khí đng, giá tr thay đi t 200 đn 1000 milibars
(mb). Thit b regulater “R” nhn thong tin và áp sut t transmetter nó so sánh vi giá tr
consigne “C". Giá tr consigne này cng là giá tr áp sut vi thang đo t 200 đn
1000mb. Khi thông s “M” thay đi, regulater s nhn thông tin t transmetter khí đng
và nó s điu chnh tín hiu v phía servo_moteur và
điu khin van. Tín hiu này cng
có cùng mt thang đo ca transmetteur.
b) Chuyn đi tín hiu:
Thit b transmetteur “T” s chuyn đi thông s đo “M” thành tín hiu tng t
đin (tc là cng đ dòng đin). Có nhiu thang đo đc s dng: 1-5mA, 4-20mA, 0-
20mA… Nhng khong thang đo 4-20 mA thng xuyên đc s dng.
Thit b regulater nhn thông tin cng đ dòng đin t transsmetter và so sánh
vi thit b consgne ca nó. Khong thang đo ca regularter c
ng là thang đo ca
transsmetter và giá tr consgne ”C” cng nm trong khong đó.
Khi thông s đo “M” thay đ, regularter s nhn tín hiu cng đ dòng đin t
transmetter và nó s điu chính servo-moteur ca van.
3. Các phng pháp đo mc cht lng:

a) S dng transmetter đo áp sut. Phng
pháp trc tip:
Tín hiu “M” s t l thun vi áp sut P 
đáy bình cha. Áp sut P này là ϖh, ϖ s ph
thuc vào khi lng riêng và gia tc trng
trng, nhng chúng ta không quan tâm vì ϖ
không nh hng đn kt qu ca phng pháp đo.
Chú ý rng bình cha đt ngoài không khí, vì giá tr áp sut P còn ph thuc vào
áp su

t khí quyn.
b) S dng transmetter đo áp sut. Phng pháp gián tip:
Thi mt lng không khí đi qua mt ng,
sau khi đi qua thit b hãm dòng (restriction), nó s
đi lên. Chú ý lng khí này ch đc đi lên vi
tng bong bong khí. Khi đo áp sut P phi cân bng
vi áp sut ti v trí đt ng. Và có th vit P#ϖh
nu nh lu lng bé10<Q<50l/h.
Thit b này s dng khi transmetter không
th
tip xúc trc tip vi cht lng hoc khí bình cha nm trong lòng đt.
c) S dng transmetter đo chênh lch áp sut. Phng pháp trc tip:
S dng bình cha kín và áp sut có mc trên cùng khác vi áp sut khí quyn.
Tín hiu “M” s t l thun vi giá tr (P
2
-P
1
). Vi:
P
1
=ϖh+P
P2=ϖH+P
Áp sut P
2
đc ni vi áp sut P bi mt
ng cha mt lng cht lng nht đnh là cng
chính là cht lng  trong bình cha. Vì th ta có
H c đnh và ϖ không thay đi.
d) S dng transmetter đo chênh lch áp
sut. Phng pháp gián tip:

Ngi ta s dng loai này khi bình cha kín và thit b đo không th tip xúc trc
tip vi cht lng. Ngi ta s d
ng hai ng thi
khí có b phn ngn dòng (restriction) đo gián
tip áp sut nh hình v. Khi ta thi không khí
vào ng, không khí s đi qua restriction vi mt
lng va phi, không khí s thi sao cho ch có
nhng ht bong bóng ni lên mà thôi, ch không
đc sôi sc.

Khi đó tín hiu “M” s t l thun
vi (P
1
-P
2
):
P
1
=ϖh+P
P
2
=P
P
1
-P
2
=ϖh
f) S dng transmetter có plongeur:
Plongeur là mt vt rn có th ni l
lng trong cht lng làm bng nha hoc gm s, nó có khi lng xác đnh và din tích

ngang c đnh.
Transmetter này đc s dng da vào lc đy Archimède. Transmetter T đo khi
lng đim O là P′. Vy ta có s cân bng lc nh sau:
P′=P-ϖSh.
Vi:
P′: Khi lng đo đc  đim O;
P: Khi lng ca plongeur;
ϖ: Khi lng riêng ca cht lng;
S: Din tích ngang ca cht lng.
Vì P, v, S là nhng h s đã đc xác đnh, vy P’ là đi lng t l vi h nh vy
tín hiu t l vi mc.
g) S dng transmetter đo góc lch:
Thit b transmetter có mt cái phao n
i
trên cht lng và có hai cái cây có chiu dài L,
lng làm bng vt liu nh.  điu kin bình
thng (tc là mc cht lng mong mun) thì
góc lch a=0. Khi mc cht lng thay đi thì
góc lch a cng thay đi theo quan h sau:
sin(a)=(L-h)/l. Vi L, l là c đnh vy mc h t l vi sin(a). Chú ý a là mt góc lng
giác (tc là có góc âm và góc dng). Khi a<0 ( nh trng hp hình v) tc là mc cht
lng cao hn bình thng. Khi a<0 tc là mc cht lng thp hn mc bình thng. Vy
transmetter đo góc lch a sau đó mi đa tín hiu “M”.