Giới thiệu dự án

Trong ngành công nghiệp hóa chất, hóa dầu và sản xuất vật liệu polymer - composite, việc phân tách và tinh chế các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi đóng vai trò sống còn đối với chất lượng thành phẩm. Hỗn hợp Hydrocarbon thơm Benzen ($C_6H_6$) và Toluen ($C_7H_8$) là nguồn nguyên liệu gốc cơ bản trong tổng hợp hữu cơ, sản xuất monomer Styren, Phenol, Anilin, Axit Benzoic, cũng như dung môi công nghiệp và phụ gia tăng chỉ số Octane cho nhiên liệu động cơ. Theo thống kê của ngành công nghiệp lọc hóa dầu toàn cầu, quá trình chưng luyện tiêu tốn khoảng 40% đến 50% tổng năng lượng tiêu thụ trong các phân xưởng tách tinh khiết, đòi hỏi các hệ thống thiết bị phải đạt hiệu suất truyền khối cao, giảm thiểu tổn thất áp suất và tối ưu hóa năng lượng tái hồi lưu.

+-----------------------------------------------------------------------------------+
|                     HỆ THỐNG CHƯNG LUYỆN LIÊN TỤC BENZEN - TOLUEN                 |
|                                                                                   |
|  [F: 9800 kg/h] --> [ HE-1: Gia nhiệt ] --> [ Tháp chưng luyện D-1 ]              |
|                     (t_F = 93.65°C)         |-- Đỉnh: Hơi Benzen (t = 80.75°C)    |
|                                             |   --> HE-2 (Ngưng tụ) --> P-2 / HE-3|
|                                             |   --> Benzen tinh khiết: 97.0% wt   |
|                                             |-- Đáy: Lỏng Toluen (t = 109.95°C)   |
|                                                 --> HE-4 (Nồi đun) & HE-5 (Lạnh)  |
|                                                 --> Toluen tinh chế: 98.8% wt     |
+-----------------------------------------------------------------------------------+

Vấn đề kỹ thuật (Problem Statement)

Hỗn hợp Benzen - Toluen là hệ dung dịch lý tưởng, hòa tan hoàn toàn vào nhau ở mọi tỷ lệ nhưng có nhiệt độ sôi tương đối gần nhau ($t_{s, Benzen} = 80.1^\circ\text{C}$ và $t_{s, Toluen} = 110.6^\circ\text{C}$ ở 1 atm, hệ số bay hơi tương đối $\alpha \approx 2.4 - 2.6$). Các phương pháp phân tách cơ học hoặc trích ly thông thường không đáp ứng được yêu cầu về độ tinh khiết cao ($\ge 97%$) hoặc tiêu hao dung môi phụ trợ lớn. Việc áp dụng phương pháp chưng luyện liên tục trong tháp đĩa lỗ không có ống chảy chuyền đòi hỏi phải giải quyết các điểm nghẽn kỹ thuật:

  • Kiểm soát phân bố hai pha lỏng - hơi ngược chiều trực tiếp qua các lỗ đĩa, tránh hiện tượng ngập lụt (flooding) hoặc rò rỉ lỏng quá mức (weeping/dumping).
  • Tối ưu hóa chỉ số hồi lưu thích hợp ($R_{opt}$) để cân bằng giữa chi phí đầu tư thiết bị (kích thước tháp) và chi phí vận hành (năng lượng đun sôi đáy và làm lạnh đỉnh).
  • Đảm bảo độ bền cơ học và an toàn làm việc dưới tác động của áp suất thủy tĩnh, áp lực khí động học, ứng suất nhiệt và tải trọng gió bên ngoài.

Mục tiêu dự án

  1. Tính toán cân bằng vật chất toàn phần và từng đoạn: Xác định chính xác suất lượng sản phẩm đỉnh ($D = 4071.4 \text{ kg/h}$), sản phẩm đáy ($W = 5728.6 \text{ kg/h}$) từ lưu lượng nhập liệu $F = 9800 \text{ kg/h}$.
  2. Xác định thông số công nghệ nhiệt động: Khảo sát cân bằng pha lỏng - hơi (VLE), tính toán số đĩa lý thuyết ($N_{lt} = 21$ đĩa), hiệu suất đĩa trung bình ($\eta_{tb} = 0.526$) và số đĩa thực tế ($N_{tt} = 40$ đĩa).
  3. Thiết kế kết cấu tháp chưng luyện chính: Xác định đường kính đoạn luyện ($D_L = 1.4 \text{ m}$), đoạn chưng ($D_C = 1.6 \text{ m}$) và tổng chiều cao tháp ($H \approx 22.4 \text{ m}$).
  4. Tính toán thủy lực và kiểm tra cơ khí: Xác định tổng trở lực tháp ($\Delta P = 31.5 \text{ kPa}$), độ dày thân tháp ($S = 6 \text{ mm}$ bằng thép không gỉ X18H10T/SUS321), đáy nắp elip, mặt bích và kết cấu tai treo - trụ đỡ.
  5. Tính toán hệ thống thiết bị phụ trợ: Thiết kế thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu (HE-1), thiết bị ngưng tụ đỉnh (HE-2), làm nguội sản phẩm (HE-3, HE-5), nồi đun sôi đáy (HE-4) và mạng lưới bơm ly tâm liên động.

Phạm vi và giới hạn thiết kế

  • Phạm vi: Thiết kế công nghệ và cơ khí hoàn chỉnh cho hệ thống chưng luyện quy mô $9.8 \text{ tấn/h}$, hoạt động ở áp suất khí quyển $P = 760 \text{ mmHg}$ ($101.3 \text{ kPa}$).
  • Giới hạn: Hỗn hợp đầu vào ở trạng thái lỏng sôi tại đĩa tiếp liệu ($q = 1$); chưa tích hợp hệ thống thu hồi nhiệt tự thân (Heat Integration / MVR).

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng công nghệ phân tách

Tiêu chí so sánh Tháp đĩa lỗ không ống chảy chuyền (Đề tài chọn) Tháp đĩa chóp (Bubble Cap Tray) Tháp đệm (Packed Column - Đệm Raschig/Sulzer)
Trở lực tháp ($\Delta P$) Trung bình - thấp ($300 - 600 \text{ Pa/đĩa}$) Cao ($800 - 1200 \text{ Pa/đĩa}$) Rất thấp ($100 - 300 \text{ Pa/m}$)
Hiệu suất truyền khối ($\eta$) Cao ($50 - 65%$), diện tích bề mặt thoáng lớn Cao ($60 - 75%$), tiếp xúc pha tốt Tốt ở đường kính nhỏ ($D < 1 \text{ m}$)
Khả năng bám cặn / Tắc nghẽn Rất thấp, cơ chế tự làm sạch nhờ dòng hơi xé Dễ đóng cặn tại khe chóp Rất dễ tắc, khó vệ sinh đệm
Chi phí chế tạo & Bảo trì Thấp nhất, kết cấu gia công tấm đục lỗ phẳng Cao nhất, nhiều chi tiết chóp phức tạp Trung bình (chi phí vật liệu đệm định hình cao)
Độ nhạy với dao động tải Khoảng làm việc hẹp ($70 - 120%$ tải định mức) Khoảng làm việc rất rộng ($30 - 150%$) Nhạy với phân bố chất lỏng không đều

Phân loại yêu cầu kỹ thuật theo mô hình MoSCoW

  • Must-Have (Bắt buộc):
    • Đạt độ tinh khiết sản phẩm đỉnh $x_D \ge 97.0% \text{ wt Benzen}$ và đáy $x_W \le 1.2% \text{ wt Benzen}$.
    • Năng suất xử lý ổn định $F = 9800 \text{ kg/h}$ hỗn hợp Benzen - Toluen ($45% \text{ mol Benzen}$).
    • Thân tháp và chi tiết chịu áp lực chế tạo bằng thép hợp kim Austenit X18H10T đảm bảo chống ăn mòn và tuổi thọ $\ge 15 \text{ năm}$.
  • Should-Have (Nên có):
    • Thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm phân chia nhiều ngăn ($5 \text{ ngăn}$ cho HE-1, $3 \text{ ngăn}$ cho HE-2) để tăng vận tốc chảy xoáy ($Re > 10000$).
    • Bố trí cửa kính quan sát ($\phi 200 \text{ mm}$) tại các khoang đĩa quan trọng để kiểm tra thủy lực.
  • Could-Have (Có thể mở rộng):
    • Hệ thống van điều khiển hồi lưu tự động và kiểm soát tỷ lệ $L/D$ theo thời gian thực.
  • Won't-Have (Chưa thực hiện ở giai đoạn này):
    • Tái nén hơi cơ học (MVR) hoặc tháp vách ngăn phân chia (Dividing Wall Column - DWC).

Công nghệ và tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng

  • Phần mềm tính toán & mô phỏng: Aspen Plus v14.0, Python v3.11 (thư viện SciPy, NumPy, Matplotlib) dùng giải hệ phương trình phi tuyến cân bằng pha và truyền nhiệt.
  • Phần mềm thiết kế cơ khí & đồ họa: AutoCAD 2024 (bản vẽ sơ đồ PFD khổ A3, bản vẽ lắp thiết bị chính khổ A1).
  • Tiêu chuẩn thiết kế: TCVN 8366:2010 (Bình chịu áp lực), TCVN 6155/6156 (Quy phạm an toàn thiết bị áp lực), sổ tay Quá trình & Thiết bị Công nghệ Hóa chất (Tập 1, 2, 3).

Implementation và kết quả kỹ thuật

Quy trình tính toán công nghệ và thuật toán cốt lõi

Quá trình tính toán chưng luyện được thực hiện tuần tự qua các mô đun kỹ thuật:

  1. Cân bằng vật chất: $$\begin{cases} F = D + W \ F \cdot x_F = D \cdot x_D + W \cdot x_W \end{cases}$$ Với $M_B = 78 \text{ kg/kmol}, M_T = 92 \text{ kg/kmol}$, chuyển đổi nồng độ khối lượng sang nồng độ phần mol: $$x_F = 0.450, \quad x_D = 0.989, \quad x_W = 0.014$$ Lưu lượng mol tương ứng: $F = 114.75 \text{ kmol/h}$, $D = 52.05 \text{ kmol/h}$, $W = 62.70 \text{ kmol/h}$.

  2. Xác định chỉ số hồi lưu tối ưu ($R_{opt}$): Chỉ số hồi lưu tối thiểu xác định từ giao điểm đường nồng độ làm việc với đường cân bằng pha tại đĩa nạp liệu: $$R_{min} = \frac{x_D - y_F^}{y_F^ - x_F} = \frac{0.989 - 0.665}{0.665 - 0.450} = 1.507$$ Phương trình tương quan Gilliland/Molokanov được áp dụng để khảo sát chi phí thể tích tháp $V \sim N_{tt} \cdot (R+1)$. Kết quả tối ưu đạt được tại $R_{opt} = 2.30$.

  3. Phương trình đường làm việc:

    • Đoạn luyện: $y = \frac{R}{R+1}x + \frac{x_D}{R+1} = 0.697x + 0.300$
    • Đoạn chưng: $y = \frac{L + F}{G_C}x - \frac{W}{G_C}x_W = 1.352x - 0.0049$
import numpy as np

def calculate_distillation_parameters():
    # Thong so nhap lieu
    F_mass = 9800.0  # kg/h
    a_F = 0.417      # % khoi luong Benzen
    a_D = 0.970      # % khoi luong Benzen san pham dinh
    a_W = 0.012      # % khoi luong Benzen san pham day
    
    M_B, M_T = 78.11, 92.14  # kg/kmol
    
    # Chuyen doi sang phan mol
    x_F = (a_F / M_B) / (a_F / M_B + (1 - a_F) / M_T)
    x_D = (a_D / M_B) / (a_D / M_B + (1 - a_D) / M_T)
    x_W = (a_W / M_B) / (a_W / M_B + (1 - a_W) / M_T)
    
    # Can bang vat chat
    D_mass = F_mass * (a_F - a_W) / (a_D - a_W)
    W_mass = F_mass - D_mass
    
    # Chi so hoi luu toi uu
    R_opt = 2.30
    
    print(f"Suat luong dinh D: {D_mass:.2f} kg/h, Day W: {W_mass:.2f} kg/h")
    print(f"Phan mol: x_F = {x_F:.4f}, x_D = {x_D:.4f}, x_W = {x_W:.4f}")
    return D_mass, W_mass, R_opt

if __name__ == "__main__":
    calculate_distillation_parameters()

Kết quả tính toán kết cấu và thủy lực tháp

================================================================================
THÔNG SỐ KỸ THUẬT TỔNG THỂ THÁP CHƯNG LUYỆN (D-1)
================================================================================
1. Kích thước hình học:
   - Đường kính đoạn luyện (D_L)       : 1.40 m (1400 mm)
   - Đường kính đoạn chưng (D_C)       : 1.60 m (1600 mm)
   - Khoảng cách giữa các đĩa (h)      : 0.50 m (500 mm)
   - Chiều dày tấm đĩa (delta)         : 5.0 mm (đục lỗ phi 6 mm)
   - Chiều cao thân tháp (H_than)      : 21.0 m
   - Tổng chiều cao tháp (H_tong)      : 22.4 m

2. Thông số đĩa và thủy lực:
   - Số đĩa lý thuyết (N_lt)           : 21 đĩa (Luyện: 12, Chưng: 9)
   - Hiệu suất đĩa trung bình (eta)    : 52.6%
   - Số đĩa thực tế (N_tt)             : 40 đĩa (Luyện: 22, Chưng: 18)
   - Trở lực 1 đĩa đoạn luyện (DeltaP) : 695 N/m2 (Pa)
   - Trở lực 1 đĩa đoạn chưng (DeltaP) : 884 N/m2 (Pa)
   - Tổng trở lực toàn tháp            : 31,495 N/m2 (~0.315 bar)

3. Cơ tính và vật liệu chế tạo:
   - Mác thép chế tạo                  : X18H10T (Austenitic Stainless Steel)
   - Ứng suất kéo cho phép [sigma]     : 146.67 N/mm2
   - Bề dày thân tháp chịu áp (S)      : 6.0 mm (Đã gồm ăn mòn C = 1.0 mm)
   - Bề dày đáy và nắp elip            : 6.0 mm
   - Khối lượng tháp khi vận hành      : 28,540 kg (~28.5 tấn)
================================================================================

Bảng tổng hợp tính toán thiết bị phụ trợ

Thiết bị phụ trợ Ký hiệu Loại thiết bị Tải nhiệt ($Q$) Diện tích truyền nhiệt ($F$) Quy cách kết cấu ống chùm
Gia nhiệt hỗn hợp đầu HE-1 Ống chùm nằm ngang $362.8 \text{ kW}$ $26.94 \text{ m}^2$ 104 ống $\phi 25 \times 2 \text{ mm}, L = 2 \text{ m}$, chia 5 ngăn
Ngưng tụ đỉnh tháp HE-2 Ống chùm nằm ngang $1448.8 \text{ kW}$ $34.84 \text{ m}^2$ 304 ống $\phi 20 \times 2 \text{ mm}, L = 2 \text{ m}$, chia 3 ngăn
Làm lạnh sản phẩm đỉnh HE-3 Ống chùm giải nhiệt $119.6 \text{ kW}$ $4.85 \text{ m}^2$ 48 ống $\phi 20 \times 2 \text{ mm}, L = 1.5 \text{ m}$, chia 2 ngăn
Nồi đun sôi đáy tháp HE-4 Nồi đun Kettle Reboiler $1850.5 \text{ kW}$ $45.20 \text{ m}^2$ Hơi nước bão hòa $P = 2 \text{ at} \ (119.6^\circ\text{C})$
Làm lạnh sản phẩm đáy HE-5 Ống chùm giải nhiệt $142.3 \text{ kW}$ $6.20 \text{ m}^2$ 60 ống $\phi 20 \times 2 \text{ mm}, L = 1.5 \text{ m}$, chia 2 ngăn
Bơm nạp liệu P-1A/B Bơm ly tâm cánh dẫn $N_{dc} = 1.5 \text{ kW}$ $H_p = 24.5 \text{ m}$ Lưu lượng $F = 9.8 \text{ m}^3\text{/h}$, $1 \text{ chạy} - 1 \text{ dự phòng}$
Bơm hồi lưu đỉnh P-2A/B Bơm ly tâm cánh dẫn $N_{dc} = 2.2 \text{ kW}$ $H_p = 28.0 \text{ m}$ Lưu lượng $L = 9.36 \text{ m}^3\text{/h}$, $1 \text{ chạy} - 1 \text{ dự phòng}$

Đổi mới và đóng góp kỹ thuật

  1. Tối ưu hóa đường kính tháp theo phân đoạn (Step-Diameter Design): Thay vì chọn một đường kính tháp duy nhất cho toàn bộ chiều cao (dẫn đến lãng phí vật liệu hoặc gây quá tải khí động), hệ thống được tính toán phân tách thành hai phân đoạn: $D = 1.4 \text{ m}$ ở đoạn luyện và $D = 1.6 \text{ m}$ ở đoạn chưng. Giải pháp này giúp vận tốc hơi luôn duy trì trong khoảng tối ưu ($w_{h} = 0.8 - 0.9 w_{gh}$), tiết kiệm $14.2%$ khối lượng kim loại chế tạo phần thân so với phương án dùng chung đường kính $1.6 \text{ m}$.

  2. Ứng dụng đĩa lỗ không ống chảy chuyền (Dual-Flow Sieve Tray): Chất lỏng và pha hơi tiếp xúc trực tiếp ngược chiều xuyên qua các lỗ đĩa ($\phi 6 \text{ mm}$, bước lỗ tam giác đều). Cơ chế này loại bỏ hoàn toàn hiện tượng ứ đọng lỏng tại đáy ống chảy chuyền, giảm trở lực cục bộ trên mỗi đĩa xuống dưới $700 \text{ Pa}$, cho phép hạ thấp nhiệt độ sôi đáy tháp, giảm thiểu quá nhiệt gây phân hủy dung môi.

  3. Lựa chọn vật liệu thép không gỉ X18H10T đồng bộ: Hợp kim thép không gỉ Austenit chứa Titan ổn định hóa ($18% \text{ Cr}, 10% \text{ Ni}, \text{Ti} \ge 5 \times \text{C}$) mang lại độ bền cơ học cao ($\sigma_c = 220 \text{ MPa}$), chống ăn mòn tinh giới và đảm bảo an toàn tuyệt đối trong môi trường hydrocarbon thơm ở nhiệt độ làm việc lên tới $120^\circ\text{C}$.

Ứng dụng thực tế và triển khai

+-----------------------------------------------------------------------------------+
|                         LỘ TRÌNH TRIỂN KHAI VÀ PHÂN BỔ CHI PHÍ                    |
|                                                                                   |
|  [Tháng 1-2: Thiết kế chi tiết & P&ID] --> [Tháng 3-4: Mua sắm & Gia công thân]   |
|  --> [Tháng 5: Lắp đặt cơ khí & Thử áp] --> [Tháng 6: Commissioning & Vận hành]  |
|                                                                                   |
|  CƠ CẤU CHI PHÍ ĐẦU TƯ (CAPEX ~ 2.45 TỶ VNĐ):                                     |
|  - Tháp chưng luyện chính & đĩa lỗ (X18H10T) : 48%                                |
|  - Cụm thiết bị trao đổi nhiệt HE-1 -> HE-5   : 27%                               |
|  - Bơm ly tâm, đường ống, van & phụ kiện      : 15%                               |
|  - Tự động hóa đo lường, cách nhiệt & lắp đặt : 10%                               |
+-----------------------------------------------------------------------------------+

Kịch bản ứng dụng trong nhà máy

  • Phân xưởng tách Benzen - Toluen trong công nghiệp lọc hóa dầu: Xử lý phân đoạn reformate sau quá trình reforming xúc tác nhằm thu hồi Benzen cấp độ hóa chất (purity $> 99%$) và Toluen thương phẩm.
  • Thu hồi dung môi trong nhà máy sơn, nhựa và composite: Tái sinh hỗn hợp dung môi thải hữu cơ từ quá trình rửa thiết bị phản ứng polymer, giảm chi phí nguyên liệu đầu vào và đáp ứng quy chuẩn xả thải môi trường.

Phân tích hiệu quả kinh tế (ROI Estimation)

  • Năng suất hoạt động: $9800 \text{ kg/h} \times 7200 \text{ h/năm} = 70,560 \text{ tấn/năm}$.
  • Sản lượng Benzen thu hồi: $\approx 29,314 \text{ tấn/năm}$ (độ tinh khiết $97%$).
  • Sản lượng Toluen thu hồi: $\approx 41,246 \text{ tấn/năm}$ (độ tinh khiết $98.8%$).
  • Thời gian hoàn vốn ước tính (Payback Period): $1.2 - 1.5 \text{ năm}$ nhờ chênh lệch giá trị thương phẩm giữa hỗn hợp thô và hai dung môi tinh khiết riêng biệt.

Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế kỹ thuật

  • Độ linh động tải giới hạn: Tháp đĩa lỗ không ống chảy chuyền đòi hỏi lưu lượng hơi và lỏng phải duy trì ổn định trong dải $\pm 15%$ công suất danh định. Khi giảm tải sâu ($< 70%$), hiện tượng rò lỏng (weeping) sẽ làm suy giảm đột ngột hiệu suất đĩa.
  • Tiêu thụ nhiệt năng đơn thuần: Nhiệt ngưng tụ từ đỉnh tháp ($1448.8 \text{ kW}$) hiện giải nhiệt ra tháp giải nhiệt nước mát ($25^\circ\text{C} \to 35^\circ\text{C}$) mà chưa được tái sử dụng để gia nhiệt sơ bộ cho các dòng công nghệ khác.

Hướng phát triển tiếp theo

  • Tích hợp mạng lưới trao đổi nhiệt Pinch (Pinch Analysis): Tận dụng nhiệt dòng sản phẩm đáy ($109.95^\circ\text{C}$) và dòng ngưng tụ đỉnh ($80.75^\circ\text{C}$) để gia nhiệt trực tiếp cho dòng nhập liệu ($25^\circ\text{C} \to 93.65^\circ\text{C}$), giúp cắt giảm $65%$ lượng hơi nước bão hòa cấp cho HE-1.
  • Ứng dụng hệ thống điều khiển mờ / Model Predictive Control (MPC): Điều khiển liên động van hồi lưu $P-2$ và van cấp hơi $HE-4$ theo tín hiệu phân tích thành phần online (NIR/GC), đảm bảo duy trì chất lượng sản phẩm đỉnh ổn định bất chấp dao động thành phần nạp liệu.

Đối tượng hưởng lợi

  • Sinh viên ngành Kỹ thuật Hóa học / Quá trình & Thiết bị: Cung cấp tài liệu tham khảo hoàn chỉnh, chuẩn mực về phương pháp luận tính toán chưng luyện, lập bảng cân bằng nhiệt - chất và tính bền cơ khí bình chịu áp lực.
  • Kỹ sư vận hành và thiết kế quy trình (Process Engineers): Cung cấp các công thức tra cứu, thông số thủy lực đĩa lỗ, hệ số cấp nhiệt thực tế và dữ liệu kích thước quy chuẩn cho hệ Hydrocarbon thơm.
  • Doanh nghiệp sản xuất hóa chất & Polymer: Nắm bắt được phương án công nghệ khả thi với chi phí CAPEX tối ưu, độ tin cậy vận hành cao và khả năng nội địa hóa chế tạo thiết bị tại Việt Nam.

Câu hỏi thường gặp

  1. Yêu cầu kỹ thuật cốt lõi để chế tạo và lắp đặt tháp là gì?
    Thân tháp phải được cuốn hàn từ thép tấm X18H10T, kiểm tra khuyết tật mối hàn bằng siêu âm hoặc chụp X-quang đạt hệ số bền mối hàn $\varphi \ge 0.95$. Độ lệch tâm của các đoạn tháp khi lắp ghép không vượt quá $2 \text{ mm}$, độ thăng bằng của mặt đĩa lỗ phải đạt độ chính xác $\pm 1 \text{ mm}$ trên toàn tiết diện tháp.

  2. Giới hạn mở rộng công suất (Scalability) của hệ thống ra sao?
    Hệ thống có thể nâng công suất lên $115%$ danh định ($11.27 \text{ tấn/h}$) mà không cần thay đổi kích thước vỏ tháp, chỉ cần thay đổi bước lỗ đĩa hoặc điều chỉnh tăng nhẹ chỉ số hồi lưu và áp suất hơi gia nhiệt.

  3. Làm thế nào để tích hợp hệ thống vào phân xưởng hiện hữu?
    Hệ thống kết nối đơn giản thông qua các mặt bích tiêu chuẩn: Ống nạp liệu $\phi 50 \text{ mm}$, ống sản phẩm đỉnh $\phi 250 \text{ mm}$, ống sản phẩm đáy $\phi 100 \text{ mm}$, nguồn hơi bão hòa $2 \text{ at}$ và nguồn nước làm mát $25^\circ\text{C}$.

  4. Kế hoạch bảo trì và vệ sinh định kỳ như thế nào?
    Nhờ kết cấu đĩa lỗ không ống chảy chuyền ít bám bẩn, chu kỳ bảo dưỡng lớn là 2 năm/lần. Định kỳ hàng quý tiến hành súc rửa tháp bằng hơi nước nóng và kiểm tra độ mài mòn ăn mòn thành tháp qua các cửa kính quan sát $\phi 200 \text{ mm}$.

  5. Chi phí vận hành chính (OPEX) gồm những hạng mục nào?
    Hơn $80%$ chi phí vận hành đến từ lượng hơi nước bão hòa cấp cho nồi đun đáy HE-4 ($2.8 \text{ tấn hơi/h}$) và thiết bị gia nhiệt HE-1 ($0.55 \text{ tấn hơi/h}$), $15%$ chi phí điện năng cho bơm ly tâm và $5%$ chi phí nước làm mát tuần hoàn.

Kết luận

Đồ án môn học Quá trình và Thiết bị Công nghệ Hóa chất với đề tài "Thiết kế hệ thống chưng luyện liên tục hỗn hợp hai cấu tử Benzen - Toluen" do sinh viên Trịnh Xuân Sơn thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Văn Xá (Viện Kỹ thuật Hóa học - Đại học Bách khoa Hà Nội) đã giải quyết trọn vẹn và chuẩn xác bài toán kỹ thuật từ lý thuyết truyền khối đến thiết kế cơ khí chi tiết. Với năng suất xử lý $9800 \text{ kg/h}$, hệ thống đạt độ tinh khiết sản phẩm đỉnh $97%$ Benzen và sản phẩm đáy chứa dưới $1.2%$ Benzen, sử dụng kết cấu tháp đĩa lỗ phân đoạn tối ưu ($D = 1.4 \text{ m} / 1.6 \text{ m}$, cao $22.4 \text{ m}$) bằng vật liệu thép không gỉ X18H10T. Kết quả thiết kế không chỉ đáp ứng nghiêm ngặt các tiêu chuẩn an toàn công nghiệp mà còn mang lại giá trị thực tiễn cao cho việc ứng dụng, gia công và vận hành trong các nhà máy hóa chất và lọc hóa dầu tại Việt Nam.