Оба, использующие один и тот же порт, означают не один и тот же IP. это может быть один и тот же компьютер, два экземпляра которого связаны с одним NIC или двумя отдельными компьютерами. Это не так ясно из вопроса, однако, это не имеет большого значения.
По нескольким причинам я бы выбрал NGINx в качестве обратного прокси (вместо apache) и настроил его соответствующим образом.
См. В документации торнадо как они это делают для торнадо (в данном случае 4 экземпляра на каждом сервере) и скопируйте концепцию в ваше местоположение. Удачи.