Tài liệu Thiết bị chưng cắt doc

quá trình đi t trên xung dòng lng s mang theo mt lng hi nht đnh vì vy
khi thit k tháp phi la chn chiu cao vách chy chuyn sao cho đm bo có
th thu hi lng hi b kéo theo
Nh vy, đi vi tháp đa có ng chy chuyn thì ng chy chuyn có chc nng
hng dòng lng đi t trên xung và tách hi ra khi dòng lng trc khi
đi vào đa phía
di.

I.2.2 Ch đ hot đng thu lc ca đa, vùng hot đng:
- Tính cht quan trng đu tiên nh hng đn ch đ hot đng ca đa là s tách
hai pha lng và hi sau khi đi qua vùng hot đng ca đa. Nu nh s tách pha hi ra
khi pha lng kém hoc s kéo theo ca pha lng trong pha hi s hình thành nên s hi
l
u không mong mun ca các pha, điu này s làm gim hiu qu hot đng ca đa.
+ Trong trng hp pha lng, đ tách pha hi ra khi pha lng sau khi đi qua đa
ch cn đn gin tng thi gian lu ca lng trong ng chy chuyn.
+ i vi pha hi thì phc tp hn. Nu nh kích thc ca ct chng ct ln,
ho
c vn tc ca pha hi bé, thì s tip xúc ca hai pha rt bé, dn đn s chuyn pha xy
ra  mc đ có gii hn. Trong trng hp vn tc ca pha hi ln, xu hng kéo theo
pha lng ca pha hi rt ln, trong trng hp này tng khong cách gia hai đa s giúp
cho pha lng tách khi pha hi.
- Tính cht quan trng th hai: S cân bng thy đng l
c to ra trên đa. Các pha
lu thông trong ct đu kéo theo s tt áp, và s tt áp này phi đt cân bng đ đm bo
s lu thông ca pha hi qua các đa.
Dòng hi đi qua đa và lp lng s to nên mt s tt áp (h
p
), s tt áp này ph
thuc vào lu lng ca các dòng lu th, đc trng vt lý ca hai pha, và các đc trng
hình hc ca đa. S tt áp này bng vi tng tr lc hình thành khi pha hi đi qua các l
trên đa (l li, l van, ng hi ca chóp…) và chiu cao cht lng trên đa (h
cl
). Chiu
cao ca lp cht lng trên đa bng tng chiu cao ca tm chn (h) và chiu cao ca cht
lng chy tràn trên đa (h
od
).
Dòng lng trên đa ph thuc vào vách chy chuyn nhng đng thi cng ph
thuc vào tr lc hình thành do các vt cn (van, chóp …), tr lc ca pha hi. Nhng
nguyên nhân này gây ra mt gradient ca lng  ni cht lng vào đa và cui đa.
Chiu cao thc ca lp cht lng trong ng chy chuyn (H
d
) s nh hng đn
chiu cao ca lp cht lng trên đa, chênh lch áp sut gia hai đa cng nh s tt áp do
h thng tip liu trên đa (h
s
). Thông thng chiu cao ca lp cht lng trong ng chy
chuyn cao hn so vi tính toán do hn hp đi vào ng chy chuyn là hn hp lng –
hi. Tng chiu cao ca hn hp lng hi trong ng chy chuyn s ln hn do h s
thoát hi trung bình , và bng H
d
/. Khi tháp chng ct hot đng bình thng thì h s
này gn bng 0,6. Chính vì vy chiu cao ca cht lng trong ng chy chuyn không
đc vt quá 50% ca chiu cao ng chy chuyn.
Nhng nhn xét trên cho thy mi quan h gia các thành phn cu to ca đa,
chng hn khi tng lu lng ca pha lng s gây nên lng lng lu gi nhi
u hn. Kt
qu là s tng đng thi tr lc pha hi cng nh lng lng trong ng chy chuyn, dn
đn ng chy chuyn có th chy tràn, ct chng ct s b ngp đy cht lng và hiu qu
ca quá trình phân tách s gim.
S tt áp ca pha hi đc biu din nh sau:

Hình 4 : Cân bng thy đng lc hc trên đa
Tóm li, đ cho đa hot đng bình thng, hai thông s cn phi đc kim soát :
vn tc pha hi và lu lng pha lng hay mt cách chính xác hn là lu lng trên mt
đn v chiu dài ca vách chy chuyn. La chn không chính xác các đi lng này có
th gây nên các s c v thy lc và làm gim hiu sut ca tháp.

I.2.3 Các hin tng bt thng xy ra trong tháp:
• Hin tng sc tháp (flooding - engorgerment): hin tng này xy ra do pha hi
hoc pha lng.
Ü Soufflage flooding: Xy ra khi lng hi ln hn lng lng, khi đã có
hin tng sng mù phân tán trên vùng ti
p xúc nh hng phía trên vùng
chuyn khi. ng thi có hin tng to bt trên đa và các ht lng có
kích thc bé s b lôi lên đa phía trên.
Ü Jet footding: Xy ra do s lôi cun lng theo hi, khi tng đng thi lu
lng lng hi thì d gây ra hin tng này. Hin tng này còn xy ra khi
mun tng nng sut ca tháp. Khi xy ra hin này lng b lôi cun lên đa
phía trên và lúc này lng lng trên đa phía trên s tng lên, dn đn
không gian hi gim, hot đng ca tháp không n đnh, và làm hiu qu
quá trình phân tách pha.
Ü Sc do lu lng lng quá ln: khi lng lng trong vách chy chuyn quá
ln cng nh trên đa ln s làm nh hng đn quá trình phân tách hi ra
khi lng, cng nh s nh hng đn cân bng thy đng c
a đa.

• Hin tng gây ma (weeping): Các loi đa l (li) hoc đa van, do đc đim
ca chúng không kín hoàn toàn: luôn luôn có mt lng nh pha lng chy qua
đa nhng không nh hng đn hiu sut ca đa. Tuy nhiên, khi vn tc pha hi
tng lên, áp sut thy tnh trên đa không đm bo, pha lng s chy qua các l
li hoc l van gây nên hin t
ng ma. Hin tng này có nh hng xu đn
quá trình hot đng ca đa do s trn ln li pha lng và pha hi.
• Hin tng dumping: là trng thái ca tháp khi hin tng gây ma xy ra mnh.
Pha lng chy qua l vi lu lng ln làm gim mnh hiu sut ca đa.
Do các hin tng trên, chúng ta có th phân bit ch đ làm vic c
a tháp tùy theo lu
lng ca các pha (hình 5) :

Hình 5 : Vùng hot đng ca đa

¬ Lu lng hi quá ln: Vn tc dòng hi đi qua các l trong vùng làm vic tng
lên có th dn đn các hin tng nh: soufflage, tng chiu cao ca lng trên đa
gây nên hin tng sc tháp. Tt c các hin tng đó đu dn đn hin tng lôi
cun pha lng lên đa phía trên làm gim hiu sut đa.
¬ Lu lng lng quá ln: Lu lng lng quá ln s dn đn hin tng sc trong
ng chy chuyn do s tách pha không đm bo. Nó có th gây nên hin tng
phân b lng không đu trên vùng hot đng ca đa làm gim hiu sut đa.
¬ Lu lng hi quá bé: có th dn đn hin tng gây ma trong tháp hoc hin
tng dumping và làm gi
m hiu sut ca tháp do s tip xúc pha gim.
¬ Lu lng lng quá bé: có th dn đn hin tng lng b lôi cun theo pha hi
khi mà lu lng hi quá ln hoc hi có th đi lên đa phía trên qua ng chy
chuyn, điu này cng s làm gim hiu sut ca tháp.

I.3 Các loi đa :
Các loi đa thng đc s dng là:
đa chóp, đa li, đa van.
• a chóp: đm bo đ kín gia 2 tng đa luôn luôn có lng trên đa. a này
có nng sut không cao nhng đ linh đng ln. Tuy nhiên loi đa này có
nhng nhc đim: s lng chóp nhiu, chim ch nên gim b mt hot
đng, nng sut, hiu sut bé do lng lng đi qua hn ch.
• a li : đa li đc cu to đn gin, r nhng khi s dng nguyên liu
có kh nng n mòn làm thay đi đng kính l, nh hng đn quá trình
chng ct, vì v
y trong trng hp này phi s dng vt liu chng n mòn.
Mt khác nu lng hi ln, cht lng không chy đc, còn nu lng hi
bé thì cht lng chy qua l làm khô tháp.
• a van : loi đa này hn ch đc hin tng sc tháp khi vn tc hi ln
và hin tng ma trong tháp khi vn tc hi nh. a van làm vic tùy theo
vn tc ca dòng khí, khi vn tc tng dn thì van s m dn t nh đn ln
và có lúc đc nâng lên hoàn toàn, còn khi vn tc dòng hi nh hn quy
đnh thì lng không chy xung đc, gây hin tng khô tháp. Trong tháp
đa van, các van đc cài đt  mt áp sut nht đnh, do đó các van nh s
làm vic trc các van nng. Khi vn tc tng dn lên vn đm bo đc
hot đng ca tháp.

A: a chóp B: a l vi ng chy chuyn
C: a van hình tròn D: a van hình ch nht
So sánh hai loi đa : đa l (sieve tray), đa van (valve tray) : Hai dng đa này hoàn toàn
ging nhau, chúng ch khác nhau là có van và không có van. i vi dng đa van, van s
m hoàn toàn khi ct chng ct hot đng bình thng. Van đóng mt phn hoc hoàn
toàn khi lu lng ca pha hi gim xung. Hai dng đa này v mt tính toán hoàn toàn
ging nhau.
i vi đa dng l, còn có mt dng không dùng ng chy chuyn, nhng loi này it
dùng, hiu qu hot đng ca đa kém.


Hình 6 : Van Norton

* a không có ng chy chuyn:
S lu cht lng trên đa thông thng rt ít, và đc hình thành nh vào s cân bng
thy đng hc ca quá trình chy hai pha lng và pha hi.
u đim: cu to đn gin, giá thành r.
Nhc đim : Hiu sut làm vic thp.














Hình 7: Van dng “Glitsch”
So sánh các loi đa :
Loi đa Chóp Van L có vách
ngn
L không có
vách ngn
Lu lng Trung bình Ln Ln Rt ln
Kh nng
thích hp
Rt tt Tt TB Yu
Hin tng
kéo theo
cao Va phi Va phi Va phi
St áp cao Trung bình Trung bình Trung bình
Giá t Va phi R R
Bo trì cao Va phi R Rt r
S bít cao Va phi ít Rt ít
Min ng
dng
Lu lng
lng bé
Rng
Th trng 5% 70% 25% Trong trng
hp đc bit

I.4 Nhng công thc thc nghim s dng cho vic tính toán đa:
I.4.1 Hin tng ngp tháp do pha hi. La chn đng kính ct chng ct.
Trong ct chng ct, vn tc ca pha hi trong không gian t do gia hai đa phi
không vt qua mt giá tr nào đó nhm tránh hin tng kéo theo ca pha lng.
Ngi ta đnh ngha h s nng sut C, nó đc biu din nh
 là vn tc ti đa trong thit
b rng hiu chnh theo t trng các pha lng và hi.
V
VL
sf
CU
ρ
ρρ
−
=

U
sf
: Vn tc pha hi gây ra hin tng ngp trong thit b rng. (m/s), 
L
,
V
: Khi lng
riêng ca pha lng và pha hi.
H s C ph thuc vào đc tính hoá lí ca hai pha lng và pha hi, ngoài ra chúng còn
ph thuc vào yu t hình hc ca ct chng ct. Có nhiu nhiu đ th thc nghim đã
đc đ ngh đ hiu chnh h s C theo h s lu lng
, mt trong các biu đ
hay đc s dng là biu đ Fair.

Quan h “Fair” nhm xác đnh h s C (L, G lu lng ca pha lng và pha hi).
Giá tr ca vn tc xác đnh gii hn ngp lt tháp ch áp dng cho các hn hp không
to bt. Khi xét đn nh hng này ngi ta s dng mt h s hiu chnh SF, bng sau
gii thiu các giá tr thc nghim ca h s SF

H thng
H s SF
Không to bt
1
Tháp tách propane
0,9
Tháp tách H
2
S
0,9
Thit b tái sinh carbonat
0,9
Tháp hp th du
0,85
Tháp chng ct du thô  áp sut khí quyn
0,85 – 1
Tháp chng ct chân không
0,85 – 1
Tháp tái sinh amine
0,85
Tháp ra bng kim
0,65
Tháp hp th amine
0,73 – 0,8
H thng to bt bn vng 0,3 – 0,6

im 80% ngp lt, có ngha vn tc pha hi bng 0,8 U
SF
, thng đc s dng
đ xác đnh đng kính ca tháp. Giá tr này hoàn toàn ngu nhiên và đc chn sao cho
đng kính ca tháp là nh nht và do đó chi phí đu t s nh nht trong khi vn đm
bo ch đ hot đng n đnh ca tháp. S la chn có th thay đi theo các tiêu chí khác
nh có tính uyn chuyn tt, đm bo cht lng sn phm cao hn…B
t c nó có giá tr
nh th nào đi na, nó vn phi đm bo tit din đ lng hi đi qua (A
N
). Gi s mt
cách gn đúng 15% tit din tháp b chim bi ng chy chuyn, khi đó din tích đi qua
ca pha hi đc tính:
sf
V
N
U
Q
D
A
85,04
85,0
2
==
π

Q
V
Lu lng ca pha hi (m
3
/s)
Ngi ta ly giá tr vn tc ca pha hi bng 80% vn tc ti hn ca pha hi gây
ra hin tng ngp tháp. Công thc này cho phép chúng ta tính toán đc đng kính ca
tháp chng luyn.
I.4.2 Khong cách gia các đa:
- Khong cách gia các đa ph thuc vào đng kính ca ct.
- Khong cách gia các đa đc chn sao cho đm bo đc hai yu t:
+ Khong không gian trên đa đ ln đ cho pha lng tách khi pha hi.
+ Mc cht lng trong ng chy chuyn nh 50% chiu cao ca ng.
- ng kính ct chng ct đc chn nh sau:

ng kính (m) Kho
ng cách gia các đa (cm)
Nh hn 1,2 45
Ln hn 1,2 60-70

Khong cách gia các đa bng 90cm rt ít s dng, ch trong trng hp lu
lng lng ln, ví d nh v trí hi lu tun hoàn.

I.4.3 Chiu cao lp cht lng trên vách chy chuyn:
Chiu cao lp cht lng trên vách chy chuyn có th xác đnh nh vào các phng trình
thy đng lc hc. Nu Q
L
là lu lng lng (m
3
/s) và h
od
là chiu cao ca cht lng trên
vách chy chuyn (cm), L
d
chiu dài ca vách ngn (m), thì có th s dng phng trình
sau :
h
od
=66,4*(Q
L
/L
d
)
2/3

Công thc này đúng trong trng hp cht lng chy ri t do vào ng chy chuyn, nu
trong trng hp cht lng chy theo thành ca ng chy chuyn, hoc  ch đ ri trc
khi vào ng chy chuyn, ngi ta đa ra h s F
d
. H s này ph thuc vào chiu dài
ca ng chy chuyn và lu lng ca pha lng.
)
)(
)(1(366,172212,0(0032,1
5,2
d
L
T
d
d
L
Q
D
L
F −++=

L
d
/D
T
F
d
maximum
1 1,1
0,9 1,18
0,8 1,21
0,7 1,23
0,6 1,24
0,5 1,25

Xem chi tiết: Tài liệu Thiết bị chưng cắt doc