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

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.. Từ kết quả trên chọn áp suất làm việc

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

Đề tài

Tính toán thiết kế tháp tách propane từ khí thu được của quá trình FCC có lưu lượng

15000 kg/hr

C 3 H 6 0.4

C 3 H 8 0.09

iC 4

=

nC 4

=

Nguyên liệu đi vào ở P = 7 bar, nhiệt độ điểm sôi

Điều kiện làm việc nhiệt độ reboiler dưới 98 o C

Chất lượng sản phẩm : Hiệu suât thu hồi C 3 - ở đỉnh bằng 99.5 %( C 3 = )

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 o C cho 96 o C) 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

1 NỘI DUNG THỰC HIỆN

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

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

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

Tính sizing và rating

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

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

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

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

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

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