Hình 1: Các mc trong ballon
Trong quá trình tính toán thì đáy ca ballon có th b qua vì các lý do sau:
+ Th tích đáy xem nh là mt h s an toàn.
+ Thông thng trong quá trình thit k ngi ta không quan tâm đn loi đáy
đc s dng. Tuy nhiên trong quá trình ci tin, th tích đáy phi đc tính đn.
Chú ý:
Th tích ca mt đáy hình elip có th đc tính theo công thc sau:
p
D
V
T
12
3
π
=
Vi:
V
T
: th tích toàn b đáy.
p: t s trc dài : trc ngn.
D: đng kính đáy.
Trong trng hp ballon nm có đáy hình elip, chiu cao mc cht lng trong đó
là H thì ta tính th tích cht lng đáy nh sau:
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
−
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
=
D
H
D
H
V
V
T
H
23
2
Vi:
V
T
đc tính công thc trên, thì ta s tính đc V
H
,
đó chính là th tích lng trong đáy vi chiu cao H.
Trong trng hp đáy ballon là hình cu thì công thc
tính V
T
ch thay đi t l trc p = 1.
1.8. Cách gi tên các mc:
LSHH (Level Swich High High): mc ct cao nht,
dùng đ ct hot đng ca máy nén.
HLL (High Liquid Level): mc cao ca lng;
LAH (Level Alarm High): mc cnh báo cao,
cnh báo cht lng có th dâng cao.
LAL (Level Alarm Low): mc cnh báo thp, cnh báo cht lng có th xung
thp.
LLL (Low Liquid Level): mc thp ca cht lng.
LSLL (Level Swich Low Low): mc ct thp nht, dùng đ ct hot
đng ca bm
cht lng.
LT (Lign Tangence): mép ca ballon.
Chú ý: Mc cht lng ballon hot đng bình thng NLL (Normal Liquid Level)
không phi nm c đnh ti mt v trí mà nó có th dch chuyn gia hai v trí HLL và
LLL, nhng khi xem xét thì mc NLL này nm ti v trí 50% gia mc cao nht và thp
nht.
II. Thit k các loi ballon:
2.1. Balon đng thông thng (ballon vertical classique):
Gi D là đng kính ca ballon. ng kính D này phi tha mãn nhng yêu cu:
+ Vv ≤ KVc.
+ Bo đm thi gian lu.
+ T l L/D phi đm bo.
Trong đó: Vv: vn tc pha hi [m/s];
Vc: vn tc ti hn [m/s];
K: h s ph thuc vào tng loi thit b, có thit b đm lc hay không.
ng kính bé nht cn thit đc xác đ
nh trong trng hp lu lng pha hi đi
qua ln nht. Lu lng ln nht ca pha hi xác đnh theo giá tr sau
vl
v
Qv
ρρ
ρ
−
. Nu
không có pha lng (ballon trc máy nén) thì t trng ca pha lng ngi ta c đnh là
600kg/m
3
.
Nu pha hi quá bé thì đng kính đc xác đnh bi th tích lng có trong ballon
và t l L/D. Trong trng hp này ngoài các điu kin trên thì ta xác đnh vn tc ca
pha hi theo các giá tr sau:
+ 0,8Vc: nu không có thit b đm lc.
+ 1,7Vc: nu có thit b đm lc.
Nu không có pha hi thì s không có thit b đm lc (matelas éliminateur) và
ballon đc thit k da vào lng lng có trong ballon và t l L/D.
Quá trình thi
t k đc thc hin nh sau:
+ H1 = 0 nu không có thit b đm.
+H1 = 0 vi đáy hình cu ngay c khi có thit b đm lc.
+H2: thng đc c đnh bi giá tr 150mm (đây là b dày ca thit b đm lc).
+H2=0 nu không có thit b đm lc.
Hình 2: Ballon đng thông thng.
+H3=2d: nu có thit b đm lc. Vi d là đng kính ng np liu;
+H3=max (150+
2
DIAM
; 2d): nu không có thit b đm lc.
Giá tr DIAM ca mt ng đc xác đnh theo bng 1. Giá tr này chính là giá tr
ca đng kính ng cng thêm giá tr đ hàn ng này vào thit b.
+H4=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
++
2
300
2
3.0
dd
D
Khong cách này đc xác đnh đ đm bo s đi qua ca pha hi t b lch dòng
(défecteur) đn mc cao nht ca lng.
+H4 ≥ d+200
+H5: đc c đnh bng 0.2H6.
Trong trng hp tng quát đ dng hot đng ca máy nén thì tn ti mc LSHH
đ tránh trng hp cht lng dâng quá cao làm cho pha hi ln nhiu lng có th làm h
hi máy nén. Ngi v
n hành phn ln s đc cnh báo bi mt cái đèn ni vi thit b
điu khin, đèn này đc đt di mc HLL.
Nu mc cht lng ln hn LSHH thì s làm dng máy nén. tránh tình trng
dng máy đt ngt này, khi thit k cn phi b trí mt thi gian gi là thi gian can
thip (temps d’intervention) gia hai
mc HAL và LDHH đ ngi v
n hành
có th có thi gian đ x lý không cho
mc cht lng vt qua mc LSHH.
Nu không có mc LSHH thì
H5=0.
H6: đc tính chính là thi gian
lu ca cht lng trong ballon. Trong
trng hp ballon không có pha lng (ví
d nh ballon trên đng hút ca máy
nén) thì chúng ta ly giá tr là 300mm.
H6 đc xác dnh theo công thc sau:
2
4
6
D
TQ
H
SL
π
=
Vi:
Q
L
: lu lng pha lng;
Hình 3 : Ballon tip liu
Ts: thi gian lu ca lng trong ballon, [s];
D: đng kính ca ballon [m];
Phi bo đm t s L/D sao cho phù hp vi áp sut, bng cách thay đi D và H6
trong khi c đnh Ts.
H
7
c đnh bng 0,2 H
6
.
Tng t nh H
5
,
nu mc lng thp hn LSLL có th làm dng hot đng ca
bm sn phm. Cn phi b trí mt mc cnh báo, mà thi gian t mc cnh báo đn
mc LSLL ln hn hay bng thi gian can thip ca ngi vn hành.
Mc ct LSLL này s dng trong các trng hp sau:
+ Lng đc đa ra khi bm: LSLL s dng bm;
+ Tu
n hoàn lng t ballon: LSLL s dng bm tun hoàn.
H
8
: Khong cách t mc thp nht LSLL (hoc LLL) đn mép di ca thit b
thng đc c đnh và bng 300mm. ây ch là giá tr trung bình, tu cu trúc tng
ballon mà giá tr này có th thay đi.
H9 và H10: đây là khong cách gia mc đèn cnh báo và các mc HLL và LLL.
Chúng đc xác đnh nh sau:
Nu không có các mc ct (LSLL và LSHH) thì h9 và h10 đc tính tng ng
vi 10% thi gian lu.
Nu có các mc c
t (LSLL và LSHH): H9 và H10
đc tính tng ng vi thi gian 30% thi gian lu.
2.2.2. Thit k ballon tip liu (ballon de charge):
Cu to và v trí các mc đc miêu t nh hình 3.
Nu gi D là dng kính trong ca ballon, thì đng
kính D này phi tho mãn các ràng buc sau:
+ Bo đm thi gian lu.
+ T l L/D tha mãn theo ràng buc ca áp sut.
ng kính D đc tính theo công thc sau:
3
4
H
TQ
D
L
SL
πρ
=
Trong đó:
D: đng kính ca ballon, [m];
Q
L
: lu lng pha lng, [kg/s];
L
: khi lng riêng lng, [kg/m
3
];
H
3
: đ cao hu ích gia mc HLL-LLL, [m];
T l L/D có th đt đc nh s thay đi D và H
3
vi thi gian lu c đnh.
Các đon H
2
,H
4
,H
6
, H
7
:
Vi s tn ti các mc ct cao (LSHH) và mc ct thp (LSLL) thì 4 khong cách
này có đ dài bng nhau. Bn khong cách này đc tính da trên c s là thi gian can
thip (tems d’intervention) gia mc đèn và mc ct là 5 phút. Vì vy các đon H
2
, H
4
,
H
6
, H
7
đc tính theo thi gian lu là 2,5 phút.
Nu không có mc ct thì H
2
= 0 và H
4
= 0.2H
1
;
H
1
: + Nu có mc LSHH : H1= 500mm.
Nu không có mc LSHH : H
1
ly giá tr ln nht ca hai giá tr là :500mm và đ
cao tính đc vi thi gian lu là 2,5 phút gia 2 mc LT và HLL.
H5: +Vi s có mt ca LSLL: H5=300mm .
+ Nu không có mt ca LSLL: H5 ly giá tr ln nht ca hai giá tr sau: 300 mm
và chiu cao tính đc ng vi thi gian là 2,5 phút gia mép di ballon LT và LLL.
Ballon de charge này khác vi ballon đng c đin là v trí ng np liu. ng np liu
ca ballon đng c
đin mc trên nht (LSHH), vì vy lng hi có th thoát ra d
dàng. Còn v trí ng np liu ca ballon de charge nm di mc thp nht (LSLL), do
nguyên liu vào là cht lng quá lnh vì vy lng hi xem nh là không có. Nu nguyên
liu vào có cha mt lng hi nào đó thì không dùng ballon de charge vì ng tip liu
nm di và lng hi s làm khuy đng không đm b
o quá trình lng.
2.3. Ballon đng tách 3 pha (séparteur triphasique vertical):
Cu to và đnh ngha các mc theo hình 4.
Loi ballon này đc dùng cho quá trình tách 3 pha: pha hi, pha hydrocacbon
lng và nc. Nguyên liu ca ballon này thng là các sn phm đi ra t các thit b
phn ng có áp sut cao ví d quá trình hydocracking. Loi ballon đng này thng dùng
đ gim giá thành thit b do s dng áp sut cao, khong 150 bar. Vi áp sut này thì
kh nng lng vi thit b ballon đ
ng tt hn ballon nm.
+ ng kính ca đm lc đc xác đnh da vào vn tc pha hi
Hình 4: Ballon đng ba pha.
1048.07.17.1 −×==
V
L
VcVv
ρ
ρ
, [m/s] và lu lng pha hi Qv [m
3
/s]. Ta tính
đc din tích ca đm lc theo công thc
sau:
Vv
Qv
S
D
= , [m
2
].
T din tích này ta tính dc đng
kính đm lc theo công thc sau:
π
D
S4
D
D
= , [m ].
Các mc hydrocacbon lng đc xác
đnh nh sau:
tính đng kính trong ca ballon,
ngi ta da trên c s là: c đnh thi gian
lu Ts và c đnh chiu cao hu ích gia hai
mc HLL – LLL = H
6
= 2D.
Ta có công thc sau:
L
SL
TQ
D
ρ
π
=× 2
4
D
2
;
Vy ta xác đnh đng kính ballon:
πρ
L
SL
TQ
D
2
3=
, [m].
Vi: QL: lu lng lng, [kg/m
3
];
Ts: thi gian lu lng,[s];
L
: khi lng riêng ca hidrocacbon, [kg/m
3
].
Sau đó đem so sánh D
đm lc
và D
ballon
. Nu D
đm lc
> D
ballon
thì ta chn đng
kính ballon chính là đng kính đm lc.
+ H
2
: b dày ca đm lc, đc c đnh bi giá tr 150mm.
+ H
3
: khong cách t đm lc đn tâm ng tip liu. H
3
=2d; vi d là đng kính
ng tip liu. Tu theo lu lng ca nguyên liu mà ta chn đng kính thích hp.
H
4
: khong cách t tâm ng tip liu đn mc cao nht ca pha hydrocacbon lng
(LSHH (HC)). Khong cách này phi bo đm đc đng đi ca pha hi t b lch
dòng (defecteur) đn mc cao nht LSHH. H
4
=0,3D+
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
+
2
300
2
dd
, [mm].
H
6
: đây là chiu cao hu ích gia hai mc HLL và LLL ca pha hydrocacbon lng
và đc tính theo hai cách sau:
H
6
=2D;
L
SL
D
TQ
H
ρπ
2
4
6 =
.
+ H
5
: - Nu có mc ct LSHH thì H
5
=0,6×H6;
- Nu không có LSHH thì H
5
=0.
+ H
7
: - Nu có mc ct LSHH thì H
7
=0,6×H6;
- Nu không có mc ct LSHH thì H
7
=0.
+ H
9
và H
10
: đây là khong cách gia mc đèn cnh báo và các mc HLL và LLL.
c xác đnh nh sau:
Nu không có các mc ct (LSLL và LSHH): H
9
và H
10
đc tính tng ng vi
thi gian10% thi gian lu.
Nu có các mc ct (LSLL và LSHH): H
9
và H
10
đc tính tng ng vi thi
gian 30% thi gian lu.
+ H
8
: khong cách gia mc thp nht ca pha hydrocacbon lng (LSLL ca HC)
và pha nc (LSHH ca nc). c tính tng ng vi thi gian lu là 2 phút, vy H
8
đc xác đnh nh sau:
L
L
D
Q
H
ρπ
2
24
8
×
=
+ H
11
: bng 0,2 thi gian lu ca nc. Vì đây là ballon đng nên đ cao t l
thun vi thi gian lu khi lu lng c đnh, vì vy: H11=0,2H
12
.
+ H
12
: đây là chiu cao hu ích gia hai mc HLL và LLL ca nc.
Thi gian lu ca nc trong thit b này là: 5 phút.
+ H
13
: khong cách gia mc LLL (cng là LT) và mc LSLL ca pha nc. H
13
thng đc c đnh bi giá tr D/4.
- Nu tn ti mc thp nht (LSLL ca pha nc), thì ta chng minh đc rng
thi gian lu trong vùng này ln hn 20% thi gian lu ca nc trong vùng HLL-LLL
(nc).
- Th tích trong khong H
13
vi chiu cao (LSHH ca nc) vi chiu cao D/4
đc tính theo công thc sau:
+ H
14
: đây là khong cách gia mc lu HLL và mc đèn HAL ca pha nc.
Khong cách này đc tính nh sau:
Hình 4 : Ballon tách cc.
Nu không có mc ct cao (LSHH ca nc): H
15
tng ng vi thi gian lu là
10% thi gian lu ca nc.
- H
15
: đây là khong cách gia đèn LAL và mc thp LLL. Khong cách đc xác
đnh ging H
15.
- Nu không có mc ct cao (LSLL ca nc): H
16
tng ng vi thi gian lu là
30% thi gian lu ca nc.
+ m hp dính (Matelas coalesceur): đc ngn dc trong ballon t mc LSLL
ca pha hydrocacbon lng đn mc LL lng ca nc.
2.2.4. Thit k ballon tách cc (ballon de decokage):
Ballon tách thng đc đt trên
đng sn phm ra ca mt lò đt hoc
ca mt thit b tái sinh xúc tác bng cách
đt cc (ví d thit b tái sinh xúc tác ca
phân xng FCC). Vai trò ca nó làm lnh
dòng lu th khí và by các ht rn bng
nc, đng thi nó có nhng mc đích ph
là sn xut hi nc và thu hi cc. Cu
to ballon de decockage nh hình 4.
Quá trình thit k ballon tách cc
gm 2 bc sau:
1. Xác đnh lu lng vào và ra.
2. Thit k ballon.
2.2.4.1. Xác đnh lu lngvào và ra:
Ngi ta chp nhn rng nguyên li
u vào ballon này ch trng thái khí và xem
khí này có lu lng n đnh. Vì mt lý do là nguyên liu vào ballon tách cc chính là
đng ra ca sn phm ca lò đt hoc thit b tái sinh xúc tác bng cách đt cc.
Ballon này hot đng di áp sut khí quyn đc c đnh bi hai điu kin sau:
- Khi lng phân t ca nguyên liu: MW=18g/mole.
- Áp sut: P=1atm.
Các điu kin ca đu vào:
+ Lu l
ng khi lng pha hi: Qvap, [kg/h];
+ Nhit đ pha hi: 500
o
C;
+ Lu lng nc làm lnh: Qw, [kg/h];
+ Nhit đ nc làm lnh: Tw, [
o
C]
Các điu kin đu ra:
+ Lu lng pha hi bng lu lng pha hi vào cng vi 40% lu lng nc b
bc hi nhit đ 160
o
C: Qvap+0.4Qw, [kg/h];
+ Pha lng bao gm 60% lu lng nc làm lnh cha b bc hi nhit đ
80
o
C. Entanpi ca hi nc các nhit đ đó nh sau:
H (hi nc, 500
o
C, 1atm) = 835kcal/kg;
H (hi nc, 160
o
C, 1atm) = 671kcal/kg.
Phng trình cân bng nhit lng:
Qvap×835+Qw× Tw = Qvap× 671+0.4×Qw × 671+ 0.6 × Qw × 80.
Xem nc lng có entanphi=1kcal/kg;
Bit đc Qvap và Tw ta s tính đc Qw.
+ Pha hi: Qvap + 0.4 × Qw ;
+ Pha lng: 0.6Qw;
Khi lng riêng ca pha hi đc tính nh hi nc:
ρ
hi vào
=
500273
273
4.22
18
+
× =0.28kg/m
3
(hi nc 500
o
C,1at);
ρ
hi ra
=
160273
273
4.22
18
+
× =0.51kg/m
3
(hi nc 160
o
C,1at);
2.2.4.2. Thit k ballon tách cc (ballon decokage):
+ ng kính D: đc xác đnh da vào vn tc pha hi và lu lng hi đi ra
nh sau: Vv=2Vc.
+ H1=150+
2
)(dDIMA
.
+DIMA: mt giá tr suy ra t d bng 1.
+H2=1.5×d;
+H3=D;
+H4=D/2.
2.2.5. Thit k ballon nm có botte hoc không có botte (ballon horizontal avec ou
sans botte):
Cu to và s b trí các mc nh hình 5.
Trong trng hp có s lng nc thì ballon có thêm mt botte đ lng nc nhm
mc đích tránh cho chiu dài ca ballon tr nên quá dài bi s lng nc ca pha th ba.
Gi D: đng kính trong ca ballon.
Quá trình tính toán phi tho mn các yêu cu sau:
+ Có mt vùng cho pha hi đi qua gia mc trên cùng (LSLL hoc HLL nu
không có m
c LSHH) và mép trên ca ballon (LT), vi vn tc ca pha hi là: Vv=KVc.
+ Bo đm thi gian lu ca lng.
+ Bo đm t l L/D tho mn.
Vic tính toán đc thc hin bng phng pháp gn đúng liên tc vi s gi thit
ca đng kính hoc th tích tng. Tc là ta chn mt đng kính hoc th tích tng bt
k, sau đó tính các kích thc khác, l
y kt qu so sánh vI yêu cu đt ra, sau đó có th
tng hoc gim giá tr ban đu cho kt qu phù hp thì thôi. ây là phng pháp tính lp.
Quan h gia đ cao và din tích mt hình tròn (hình 6).
Gi Ad: phn din tích hình qut chim bi dây cung AB;
At: din tích ca hình tròn;
H: CD;
D: đng kính ca hình tròn;
a: góc (OA,OC);
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét